docs: Make document name congruent with title.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, i8 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially
131
132 It also shows a convention that we follow in this document. When
133 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
134 that defines the type and name of value produced.
135
136 High Level Structure
137 ====================
138
139 Module Structure
140 ----------------
141
142 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
143 translation unit of the input programs. Each module consists of
144 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
145 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
146 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
147 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
148
149 .. code-block:: llvm
150
151     ; Declare the string constant as a global constant. 
152     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
153
154     ; External declaration of the puts function 
155     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
156
157     ; Definition of main function
158     define i32 @main() {   ; i32()*  
159       ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
160       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
161
162       ; Call puts function to write out the string to stdout. 
163       call i32 @puts(i8* %cast210)
164       ret i32 0 
165     }
166
167     ; Named metadata
168     !1 = metadata !{i32 42}
169     !foo = !{!1, null}
170
171 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
172 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
173 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
174 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
175
176 In general, a module is made up of a list of global values (where both
177 functions and global variables are global values). Global values are
178 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
179 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
180 following :ref:`linkage types <linkage>`.
181
182 .. _linkage:
183
184 Linkage Types
185 -------------
186
187 All Global Variables and Functions have one of the following types of
188 linkage:
189
190 ``private``
191     Global values with "``private``" linkage are only directly
192     accessible by objects in the current module. In particular, linking
193     code into a module with an private global value may cause the
194     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
195     symbol is private to the module, all references can be updated. This
196     doesn't show up in any symbol table in the object file.
197 ``linker_private``
198     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
199     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
200     they are removed by the linker from the final linked image
201     (executable or dynamic library).
202 ``linker_private_weak``
203     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
204     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
205     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
206     image (executable or dynamic library).
207 ``internal``
208     Similar to private, but the value shows as a local symbol
209     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
210     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
211 ``available_externally``
212     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
213     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
214     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
215     of the definition of the global, which is known to be somewhere
216     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
217     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
218     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
219     not declarations.
220 ``linkonce``
221     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
222     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
223     some forms of inline functions, templates, or other code which must
224     be generated in each translation unit that uses it, but where the
225     body may be overridden with a more definitive definition later.
226     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
227     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
228     inline the body of this function into callers because it doesn't
229     know if this definition of the function is the definitive definition
230     within the program or whether it will be overridden by a stronger
231     definition. To enable inlining and other optimizations, use
232     "``linkonce_odr``" linkage.
233 ``weak``
234     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
235     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
236     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
237     in C source code.
238 ``common``
239     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
240     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
241     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
242     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
243     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
244     must have a zero initializer, and may not be marked
245     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
246     common linkage.
247
248 .. _linkage_appending:
249
250 ``appending``
251     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
252     pointer to array type. When two global variables with appending
253     linkage are linked together, the two global arrays are appended
254     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
255     system linker append together "sections" with identical names when
256     .o files are linked.
257 ``extern_weak``
258     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
259     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
260     instead of being an undefined reference.
261 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
262     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
263     functions with different semantics. Other languages, such as
264     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
265     "one definition rule" — "ODR"). Such languages can use the
266     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
267     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
268     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
269 ``linkonce_odr_auto_hide``
270     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
271     takes the address of this definition. For instance, functions that
272     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
273     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
274     symbols are removed by the linker from the final linked image
275     (executable or dynamic library).
276 ``external``
277     If none of the above identifiers are used, the global is externally
278     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
279     resolve external symbol references.
280
281 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
282 platform only. They are designed to support importing (exporting)
283 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
284
285 ``dllimport``
286     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
287     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
288     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291 ``dllexport``
292     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
293     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
294     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
295     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
296     name.
297
298 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
299 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
300 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
301 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
302 declarations), they are accessible outside of the current module.
303
304 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
305 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
306
307 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
308 ``weak_odr`` linkages.
309
310 .. _callingconv:
311
312 Calling Conventions
313 -------------------
314
315 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
316 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
317 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
318 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
319 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
320 added in the future:
321
322 "``ccc``" - The C calling convention
323     This calling convention (the default if no other calling convention
324     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
325     convention supports varargs function calls and tolerates some
326     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
327     the function (as does normal C).
328 "``fastcc``" - The fast calling convention
329     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
330     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
331     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
332     code for the target, without having to conform to an externally
333     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
334     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
335     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
336     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
337     match the prototype of the function definition.
338 "``coldcc``" - The cold calling convention
339     This calling convention attempts to make code in the caller as
340     efficient as possible under the assumption that the call is not
341     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
342     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
343     This calling convention does not support varargs and requires the
344     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
345     function definition.
346 "``cc 10``" - GHC convention
347     This calling convention has been implemented specifically for use by
348     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
349     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
350     by disabling callee save registers. This calling convention should
351     not be used lightly but only for specific situations such as an
352     alternative to the *register pinning* performance technique often
353     used when implementing functional programming languages. At the
354     moment only X86 supports this convention and it has the following
355     limitations:
356
357     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
358        floating point types are supported.
359     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
360        floating point parameters.
361
362     This calling convention supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
364     caller and callee are using it.
365 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
366     This calling convention has been implemented specifically for use by
367     the `High-Performance Erlang
368     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
369     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
370     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
371     registers for argument passing than the ordinary C calling
372     convention and defines no callee-saved registers. The calling
373     convention properly supports `tail call
374     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
375     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
376     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
377     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
378     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
379     bit).
380 "``cc <n>``" - Numbered convention
381     Any calling convention may be specified by number, allowing
382     target-specific calling conventions to be used. Target specific
383     calling conventions start at 64.
384
385 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
386 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
387 convention.
388
389 Visibility Styles
390 -----------------
391
392 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
393 styles:
394
395 "``default``" - Default style
396     On targets that use the ELF object file format, default visibility
397     means that the declaration is visible to other modules and, in
398     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
399     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
400     to other modules. Default visibility corresponds to "external
401     linkage" in the language.
402 "``hidden``" - Hidden style
403     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
404     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
405     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
406     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
407     library) can reference it directly.
408 "``protected``" - Protected style
409     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
410     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
411     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
412     cannot be overridden by another module.
413
414 Named Types
415 -----------
416
417 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
418 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
419 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
420 specification is:
421
422 .. code-block:: llvm
423
424     %mytype = type { %mytype*, i32 }
425
426 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
427 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
428 expected with the syntax "%mytype".
429
430 Note that type names are aliases for the structural type that they
431 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
432 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
433 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
434 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
435 render all types of a particular shape. This means that if you have code
436 where two different source types end up having the same LLVM type, that
437 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
438 an important design point and isn't going to change.
439
440 .. _globalvars:
441
442 Global Variables
443 ----------------
444
445 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
446 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
447 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
448 explicit alignment specified.
449
450 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
451 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
452 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
453 TLS model may be specified:
454
455 ``localdynamic``
456     For variables that are only used within the current shared library.
457 ``initialexec``
458     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
459 ``localexec``
460     For variables defined in the executable and only used within it.
461
462 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
463 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
464 more information on under which circumstances the different models may
465 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
466 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
467
468 A variable may be defined as a global "constant," which indicates that
469 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
470 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
471 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
472 initialization cannot be marked "constant" as there is a store to the
473 variable.
474
475 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
476 constant, even if the final definition of the global is not. This
477 capability can be used to enable slightly better optimization of the
478 program, but requires the language definition to guarantee that
479 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
480 units that do not include the definition.
481
482 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
483 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
484 always define a pointer to their "content" type because they describe a
485 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
486 pointers.
487
488 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
489 that the address is not significant, only the content. Constants marked
490 like this can be merged with other constants if they have the same
491 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
492 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
493 whose address is significant.
494
495 A global variable may be declared to reside in a target-specific
496 numbered address space. For targets that support them, address spaces
497 may affect how optimizations are performed and/or what target
498 instructions are used to access the variable. The default address space
499 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
500
501 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
502 target supports it, it will emit globals to the section specified.
503
504 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
505 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
506 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
507 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
508 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
509 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
510 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
511 assume that the globals are densely packed in their section and try to
512 iterate over them as an array, alignment padding would break this
513 iteration.
514
515 For example, the following defines a global in a numbered address space
516 with an initializer, section, and alignment:
517
518 .. code-block:: llvm
519
520     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
521
522 The following example defines a thread-local global with the
523 ``initialexec`` TLS model:
524
525 .. code-block:: llvm
526
527     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
528
529 .. _functionstructure:
530
531 Functions
532 ---------
533
534 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
535 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
536 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
537 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
538 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
539 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
540 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
541 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
542 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
543 and a closing curly brace.
544
545 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
546 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
547 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
548 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
549 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
550 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
551 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
552
553 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
554 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
555 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
556 contains a list of instructions, and ends with a
557 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
558 return).
559
560 The first basic block in a function is special in two ways: it is
561 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
562 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
563 the entry block of a function). Because the block can have no
564 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
565
566 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
567 target supports it, it will emit functions to the section specified.
568
569 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
570 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
571 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
572 is specified, the function is forced to have at least that much
573 alignment. All alignments must be a power of 2.
574
575 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
576 be significant and two identical functions can be merged.
577
578 Syntax::
579
580     define [linkage] [visibility]
581            [cconv] [ret attrs]
582            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
583            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
584            [gc] { ... }
585
586 Aliases
587 -------
588
589 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
590 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
591 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
592 :ref:`visibility style <visibility>`.
593
594 Syntax::
595
596     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
597
598 .. _namedmetadatastructure:
599
600 Named Metadata
601 --------------
602
603 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
604 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
605 operands for a named metadata.
606
607 Syntax::
608
609     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
610     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
611     !1 = metadata !{metadata !"one"}
612     !2 = metadata !{metadata !"two"}
613     ; A named metadata.
614     !name = !{!0, !1, !2}
615
616 .. _paramattrs:
617
618 Parameter Attributes
619 --------------------
620
621 The return type and each parameter of a function type may have a set of
622 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
623 used to communicate additional information about the result or
624 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
625 of the function, not of the function type, so functions with different
626 parameter attributes can have the same function type.
627
628 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
629 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
630 For example:
631
632 .. code-block:: llvm
633
634     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
635     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
636     declare signext i8 @returns_signed_char()
637
638 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
639 ``readonly``) come immediately after the argument list.
640
641 Currently, only the following parameter attributes are defined:
642
643 ``zeroext``
644     This indicates to the code generator that the parameter or return
645     value should be zero-extended to the extent required by the target's
646     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
647     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
648 ``signext``
649     This indicates to the code generator that the parameter or return
650     value should be sign-extended to the extent required by the target's
651     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
652     the callee (for a return value).
653 ``inreg``
654     This indicates that this parameter or return value should be treated
655     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
656     a function call or return (usually, by putting it in a register as
657     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
658     two different kinds of registers). Use of this attribute is
659     target-specific.
660 ``byval``
661     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
662     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
663     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
664     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
665     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
666     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
667     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
668     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
669     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
670     values.
671
672     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
673     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
674     form and the known alignment of the pointer specified to the call
675     site. If the alignment is not specified, then the code generator
676     makes a target-specific assumption.
677
678 ``sret``
679     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
680     structure that is the return value of the function in the source
681     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
682     loads and stores to the structure may be assumed by the callee to
683     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
684     the first parameter. This is not a valid attribute for return
685     values.
686 ``noalias``
687     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
688     the argument or return value do not alias pointer values which are
689     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
690     call to the parent function, dependencies between memory references
691     from before or after the call and from those during the call are
692     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
693     value used in that call. The caller shares the responsibility with
694     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
695     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
696     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
697
698     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
699     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
700     though it is slightly weaker.
701
702     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
703     while LLVM's ``noalias`` is.
704 ``nocapture``
705     This indicates that the callee does not make any copies of the
706     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
707     attribute for return values.
708
709 .. _nest:
710
711 ``nest``
712     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
713     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
714     attribute for return values.
715
716 .. _gc:
717
718 Garbage Collector Names
719 -----------------------
720
721 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
722 string:
723
724 .. code-block:: llvm
725
726     define void @f() gc "name" { ... }
727
728 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
729 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
730 support the named garbage collection algorithm.
731
732 .. _fnattrs:
733
734 Function Attributes
735 -------------------
736
737 Function attributes are set to communicate additional information about
738 a function. Function attributes are considered to be part of the
739 function, not of the function type, so functions with different function
740 attributes can have the same function type.
741
742 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
743 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
744 example:
745
746 .. code-block:: llvm
747
748     define void @f() noinline { ... }
749     define void @f() alwaysinline { ... }
750     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
751     define void @f() optsize { ... }
752
753 ``address_safety``
754     This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
755     for this function.
756 ``alignstack(<n>)``
757     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
758     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
759     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
760     parentheses.
761 ``alwaysinline``
762     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
763     this function into callers whenever possible, ignoring any active
764     inlining size threshold for this caller.
765 ``nonlazybind``
766     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
767     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
768     startup time if the function is not called during program startup.
769 ``inlinehint``
770     This attribute indicates that the source code contained a hint that
771     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
772     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
773     inliner.
774 ``naked``
775     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
776     function. This can have very system-specific consequences.
777 ``noimplicitfloat``
778     This attributes disables implicit floating point instructions.
779 ``noinline``
780     This attribute indicates that the inliner should never inline this
781     function in any situation. This attribute may not be used together
782     with the ``alwaysinline`` attribute.
783 ``noredzone``
784     This attribute indicates that the code generator should not use a
785     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
786 ``noreturn``
787     This function attribute indicates that the function never returns
788     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
789     function ever does dynamically return.
790 ``nounwind``
791     This function attribute indicates that the function never returns
792     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
793     unwind, its runtime behavior is undefined.
794 ``optsize``
795     This attribute suggests that optimization passes and code generator
796     passes make choices that keep the code size of this function low,
797     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
798 ``readnone``
799     This attribute indicates that the function computes its result (or
800     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
801     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
802     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
803     caller functions. It does not write through any pointer arguments
804     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
805     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
806     the ``C++`` exception throwing methods.
807 ``readonly``
808     This attribute indicates that the function does not write through
809     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
810     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
811     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
812     state that may be set in the caller. A readonly function always
813     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
814     called with the same set of arguments and global state. It cannot
815     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
816     methods.
817 ``returns_twice``
818     This attribute indicates that this function can return twice. The C
819     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
820     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
821     functions.
822 ``ssp``
823     This attribute indicates that the function should emit a stack
824     smashing protector. It is in the form of a "canary"—a random value
825     placed on the stack before the local variables that's checked upon
826     return from the function to see if it has been overwritten. A
827     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
828     or not.
829
830     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
831     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
832     function will have an ``ssp`` attribute.
833 ``sspreq``
834     This attribute indicates that the function should *always* emit a
835     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
836     attribute.
837
838     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
839     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
840     ``ssp`` attribute, then the resulting function will have an
841     ``sspreq`` attribute.
842 ``uwtable``
843     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
844     an unwind table entry be produce for this function even if we can
845     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
846     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
847     units.
848 ``noduplicate``
849     This attribute indicates that calls to the function cannot be
850     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
851     within its parent function, but may not be duplicated within
852     its parent function.
853
854     A function containing a ``noduplicate`` call may still
855     be an inlining candidate, provided that the call is not
856     duplicated by inlining. That implies that the function has
857     internal linkage and only has one call site, so the original
858     call is dead after inlining.
859
860 .. _moduleasm:
861
862 Module-Level Inline Assembly
863 ----------------------------
864
865 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
866 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
867 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
868 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
869
870 .. code-block:: llvm
871
872     module asm "inline asm code goes here"
873     module asm "more can go here"
874
875 The strings can contain any character by escaping non-printable
876 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
877 two digit hex code for the number.
878
879 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
880 assembly code is generated.
881
882 Data Layout
883 -----------
884
885 A module may specify a target specific data layout string that specifies
886 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
887 simply:
888
889 .. code-block:: llvm
890
891     target datalayout = "layout specification"
892
893 The *layout specification* consists of a list of specifications
894 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
895 with a letter and may include other information after the letter to
896 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
897 as follows:
898
899 ``E``
900     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
901     the bits with the most significance have the lowest address
902     location.
903 ``e``
904     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
905     is, the bits with the least significance have the lowest address
906     location.
907 ``S<size>``
908     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
909     promotion of stack variables is limited to the natural stack
910     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
911     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
912     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
913     alignment promotions.
914 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
915     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
916     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
917     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
918     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
919     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
920     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
921 ``i<size>:<abi>:<pref>``
922     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
923     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
924 ``v<size>:<abi>:<pref>``
925     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
926     ``<size>``.
927 ``f<size>:<abi>:<pref>``
928     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
929     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
930     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
931     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
932     targets.
933 ``a<size>:<abi>:<pref>``
934     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
935     ``<size>``.
936 ``s<size>:<abi>:<pref>``
937     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
938     ``<size>``.
939 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
940     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
941     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
942     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
943     this set are considered to support most general arithmetic operations
944     efficiently.
945
946 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
947 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
948 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
949 specifications are given in this list:
950
951 -  ``E`` - big endian
952 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
953 -  ``p1:32:32:32`` - 32-bit pointers with 32-bit alignment for address
954    space 1
955 -  ``p2:16:32:32`` - 16-bit pointers with 32-bit alignment for address
956    space 2
957 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
958 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
959 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
960 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
961 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
962    alignment of 64-bits
963 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
964 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
965 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
966 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
967 -  ``a0:0:1`` - aggregates are 8-bit aligned
968 -  ``s0:64:64`` - stack objects are 64-bit aligned
969
970 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
971 following rules:
972
973 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
974    that specification is used.
975 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
976    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
977    sought type is used. If none of the specifications are larger than
978    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
979    given the default specifications above, the i7 type will use the
980    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
981    alignment of i64 (largest specified).
982 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
983    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
984    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
985    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
986
987 The function of the data layout string may not be what you expect.
988 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
989 the code generator should use.
990
991 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
992 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
993 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
994 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
995 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
996 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
997 that require precise layout information, but this also prevents those
998 optimizations from introducing target specificity into the IR.
999
1000 .. _pointeraliasing:
1001
1002 Pointer Aliasing Rules
1003 ----------------------
1004
1005 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1006 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1007 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1008 to the following rules:
1009
1010 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1011    value it is *based* on.
1012 -  An address of a global variable is associated with the address range
1013    of the variable's storage.
1014 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1015    address range of the allocated storage.
1016 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1017    address.
1018 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1019    a function not defined within LLVM may be associated with address
1020    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1021    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1022    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1023
1024 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1025 following rules:
1026
1027 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1028    on the first operand of the ``getelementptr``.
1029 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1030    ``bitcast``.
1031 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1032    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1033    the pointer's value.
1034 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1035
1036 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1037 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1038
1039 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1040 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1041 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1042 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1043 alignment of the store.
1044
1045 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1046 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1047 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1048 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1049 alias analysis.
1050
1051 .. _volatile:
1052
1053 Volatile Memory Accesses
1054 ------------------------
1055
1056 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1057 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1058 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1059 volatile operations or change their order of execution relative to other
1060 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1061 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1062 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1063
1064 .. _memmodel:
1065
1066 Memory Model for Concurrent Operations
1067 --------------------------------------
1068
1069 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1070 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1071 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1072 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1073
1074 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1075
1076 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1077 that
1078
1079 -  Is a superset of single-thread program order, and
1080 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1081    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1082    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1083    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1084    Constraints <ordering>`).
1085
1086 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1087 between a thread and signals executing inside that thread.
1088
1089 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1090 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1091 (defined) write operations (store instructions, atomic
1092 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1093 section, initialized globals are considered to have a write of the
1094 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1095 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1096 may see any write to the same byte, except:
1097
1098 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1099    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1100    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1101 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1102    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1103
1104 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1105
1106 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1107    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1108    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1109    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1110    synchronization.)
1111 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1112    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1113 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1114    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1115 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1116    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1117    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1118    constraints on how the choice is made.
1119 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1120
1121 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1122 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1123 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1124 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1125 than one instruction to read the series of bytes.
1126
1127 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1128 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1129 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1130 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1131 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1132 from an address, introducing a store can change a load that may see
1133 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1134
1135 .. _ordering:
1136
1137 Atomic Memory Ordering Constraints
1138 ----------------------------------
1139
1140 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1141 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1142 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1143 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1144 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1145 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1146 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1147 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1148 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1149 differently since they don't take an address. See that instruction's
1150 documentation for details.
1151
1152 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1153 :doc:`Atomics`.
1154
1155 ``unordered``
1156     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1157     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1158     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1159     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1160     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1161     to make them atomic in any interesting way.
1162 ``monotonic``
1163     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1164     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1165     address. All modification orders must be compatible with the
1166     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1167     orders can be combined to a global total order for the whole program
1168     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1169     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1170     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1171     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1172     happens before another atomic read of the same address, the later
1173     read must see the same value or a later value in the address's
1174     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1175     stronger) operations on the same address. If an address is written
1176     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1177     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1178     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1179     ``memory_order_relaxed``.
1180 ``acquire``
1181     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1182     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1183     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1184 ``release``
1185     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1186     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1187     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1188     complete description; see the C++0x definition of a release
1189     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1190     ``memory_order_release``.
1191 ``acq_rel`` (acquire+release)
1192     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1193     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1194 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1195     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1196     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1197     writes), there is a global total order on all
1198     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1199     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1200     modification orders of all the affected addresses. Each
1201     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1202     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1203     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1204
1205 .. _singlethread:
1206
1207 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1208 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1209 other operations running in the same thread (for example, in signal
1210 handlers).
1211
1212 .. _fastmath:
1213
1214 Fast-Math Flags
1215 ---------------
1216
1217 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1218 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1219 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1220 otherwise unsafe floating point operations
1221
1222 ``nnan``
1223    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1224    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1225    NaNs, but the value of the result is undefined.
1226
1227 ``ninf``
1228    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1229    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1230    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1231
1232 ``nsz``
1233    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1234    argument or result as insignificant.
1235
1236 ``arcp``
1237    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1238    argument rather than perform division.
1239
1240 ``fast``
1241    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1242    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1243    flag implies all the others.
1244
1245 .. _typesystem:
1246
1247 Type System
1248 ===========
1249
1250 The LLVM type system is one of the most important features of the
1251 intermediate representation. Being typed enables a number of
1252 optimizations to be performed on the intermediate representation
1253 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1254 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1255 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1256 not feasible to perform on normal three address code representations.
1257
1258 Type Classifications
1259 --------------------
1260
1261 The types fall into a few useful classifications:
1262
1263
1264 .. list-table::
1265    :header-rows: 1
1266
1267    * - Classification
1268      - Types
1269
1270    * - :ref:`integer <t_integer>`
1271      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1272        ``i64``, ...
1273
1274    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1275      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1276        ``ppc_fp128``
1277
1278
1279    * - first class
1280
1281        .. _t_firstclass:
1282
1283      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1284        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1285        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1286        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1287
1288    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1289      - :ref:`label <t_label>`,
1290        :ref:`void <t_void>`,
1291        :ref:`integer <t_integer>`,
1292        :ref:`floating point <t_floating>`,
1293        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1294        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1295
1296    * - :ref:`derived <t_derived>`
1297      - :ref:`array <t_array>`,
1298        :ref:`function <t_function>`,
1299        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1300        :ref:`structure <t_struct>`,
1301        :ref:`vector <t_vector>`,
1302        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1303
1304 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1305 Values of these types are the only ones which can be produced by
1306 instructions.
1307
1308 .. _t_primitive:
1309
1310 Primitive Types
1311 ---------------
1312
1313 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1314 system.
1315
1316 .. _t_integer:
1317
1318 Integer Type
1319 ^^^^^^^^^^^^
1320
1321 Overview:
1322 """""""""
1323
1324 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1325 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1326 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1327
1328 Syntax:
1329 """""""
1330
1331 ::
1332
1333       iN
1334
1335 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1336 value.
1337
1338 Examples:
1339 """""""""
1340
1341 +----------------+------------------------------------------------+
1342 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1343 +----------------+------------------------------------------------+
1344 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1345 +----------------+------------------------------------------------+
1346 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1347 +----------------+------------------------------------------------+
1348
1349 .. _t_floating:
1350
1351 Floating Point Types
1352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1353
1354 .. list-table::
1355    :header-rows: 1
1356
1357    * - Type
1358      - Description
1359
1360    * - ``half``
1361      - 16-bit floating point value
1362
1363    * - ``float``
1364      - 32-bit floating point value
1365
1366    * - ``double``
1367      - 64-bit floating point value
1368
1369    * - ``fp128``
1370      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1371
1372    * - ``x86_fp80``
1373      -  80-bit floating point value (X87)
1374
1375    * - ``ppc_fp128``
1376      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1377
1378 .. _t_x86mmx:
1379
1380 X86mmx Type
1381 ^^^^^^^^^^^
1382
1383 Overview:
1384 """""""""
1385
1386 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1387 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1388 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1389 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1390 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1391 of this type.
1392
1393 Syntax:
1394 """""""
1395
1396 ::
1397
1398       x86mmx
1399
1400 .. _t_void:
1401
1402 Void Type
1403 ^^^^^^^^^
1404
1405 Overview:
1406 """""""""
1407
1408 The void type does not represent any value and has no size.
1409
1410 Syntax:
1411 """""""
1412
1413 ::
1414
1415       void
1416
1417 .. _t_label:
1418
1419 Label Type
1420 ^^^^^^^^^^
1421
1422 Overview:
1423 """""""""
1424
1425 The label type represents code labels.
1426
1427 Syntax:
1428 """""""
1429
1430 ::
1431
1432       label
1433
1434 .. _t_metadata:
1435
1436 Metadata Type
1437 ^^^^^^^^^^^^^
1438
1439 Overview:
1440 """""""""
1441
1442 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1443 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1444
1445 Syntax:
1446 """""""
1447
1448 ::
1449
1450       metadata
1451
1452 .. _t_derived:
1453
1454 Derived Types
1455 -------------
1456
1457 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1458 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1459 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1460 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1461 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1462 as the element type of another array.
1463
1464 .. _t_aggregate:
1465
1466 Aggregate Types
1467 ^^^^^^^^^^^^^^^
1468
1469 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1470 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1471 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1472 aggregate types.
1473
1474 .. _t_array:
1475
1476 Array Type
1477 ^^^^^^^^^^
1478
1479 Overview:
1480 """""""""
1481
1482 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1483 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1484 elements) and an underlying data type.
1485
1486 Syntax:
1487 """""""
1488
1489 ::
1490
1491       [<# elements> x <elementtype>]
1492
1493 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1494 be any type with a size.
1495
1496 Examples:
1497 """""""""
1498
1499 +------------------+--------------------------------------+
1500 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1501 +------------------+--------------------------------------+
1502 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1503 +------------------+--------------------------------------+
1504 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1505 +------------------+--------------------------------------+
1506
1507 Here are some examples of multidimensional arrays:
1508
1509 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1510 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1511 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1512 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1513 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1514 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1515 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1516
1517 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1518 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1519 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1520 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1521 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1522 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1523 example.
1524
1525 .. _t_function:
1526
1527 Function Type
1528 ^^^^^^^^^^^^^
1529
1530 Overview:
1531 """""""""
1532
1533 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1534 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1535 of a function type is a first class type or a void type.
1536
1537 Syntax:
1538 """""""
1539
1540 ::
1541
1542       <returntype> (<parameter list>)
1543
1544 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1545 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1546 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1547 Variable argument functions can access their arguments with the
1548 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1549 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1550
1551 Examples:
1552 """""""""
1553
1554 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1555 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1556 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1557 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1558 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1559 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
1560 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1561 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1562 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1563
1564 .. _t_struct:
1565
1566 Structure Type
1567 ^^^^^^^^^^^^^^
1568
1569 Overview:
1570 """""""""
1571
1572 The structure type is used to represent a collection of data members
1573 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1574 a size.
1575
1576 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1577 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1578 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1579 '``insertvalue``' instructions.
1580
1581 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1582 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1583 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1584 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1585 required to match what the underlying code generator expects.
1586
1587 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1588 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1589 identified types are always defined at the top level with a name.
1590 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1591 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1592 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1593
1594 Syntax:
1595 """""""
1596
1597 ::
1598
1599       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1600       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1601
1602 Examples:
1603 """""""""
1604
1605 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1606 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1607 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1608 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
1609 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1610 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1611 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1612
1613 .. _t_opaque:
1614
1615 Opaque Structure Types
1616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1617
1618 Overview:
1619 """""""""
1620
1621 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1622 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1623 notion of a forward declared structure.
1624
1625 Syntax:
1626 """""""
1627
1628 ::
1629
1630       %X = type opaque
1631       %52 = type opaque
1632
1633 Examples:
1634 """""""""
1635
1636 +--------------+-------------------+
1637 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1638 +--------------+-------------------+
1639
1640 .. _t_pointer:
1641
1642 Pointer Type
1643 ^^^^^^^^^^^^
1644
1645 Overview:
1646 """""""""
1647
1648 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1649 commonly used to reference objects in memory.
1650
1651 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1652 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1653 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1654 are target-specific.
1655
1656 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1657 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1658
1659 Syntax:
1660 """""""
1661
1662 ::
1663
1664       <type> *
1665
1666 Examples:
1667 """""""""
1668
1669 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1670 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1671 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1672 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1673 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1674 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1675 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1676
1677 .. _t_vector:
1678
1679 Vector Type
1680 ^^^^^^^^^^^
1681
1682 Overview:
1683 """""""""
1684
1685 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1686 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1687 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1688 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1689 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1690
1691 Syntax:
1692 """""""
1693
1694 ::
1695
1696       < <# elements> x <elementtype> >
1697
1698 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1699 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1700 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1701
1702 Examples:
1703 """""""""
1704
1705 +-------------------+--------------------------------------------------+
1706 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1707 +-------------------+--------------------------------------------------+
1708 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1709 +-------------------+--------------------------------------------------+
1710 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1711 +-------------------+--------------------------------------------------+
1712 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1713 +-------------------+--------------------------------------------------+
1714
1715 Constants
1716 =========
1717
1718 LLVM has several different basic types of constants. This section
1719 describes them all and their syntax.
1720
1721 Simple Constants
1722 ----------------
1723
1724 **Boolean constants**
1725     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1726     of the ``i1`` type.
1727 **Integer constants**
1728     Standard integers (such as '4') are constants of the
1729     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1730     integer types.
1731 **Floating point constants**
1732     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1733     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1734     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1735     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1736     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1737     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1738     point <t_floating>` type.
1739 **Null pointer constants**
1740     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1741     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1742
1743 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1744 floating point constants. For example, the form
1745 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1746 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1747 constants are required (and the only time that they are generated by the
1748 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1749 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1750 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1751 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1752 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1753
1754 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1755 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1756 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1757 must, however, be exactly representable as IEE754 half and single
1758 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1759 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1760 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1761 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1762 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1763 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
1764 supported target uses this format. Long doubles will only work if they
1765 match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
1766 (half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
1767 digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
1768
1769 There are no constants of type x86mmx.
1770
1771 Complex Constants
1772 -----------------
1773
1774 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1775 constants and smaller complex constants.
1776
1777 **Structure constants**
1778     Structure constants are represented with notation similar to
1779     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1780     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1781     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1782     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1783     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1784     must match those specified by the type.
1785 **Array constants**
1786     Array constants are represented with notation similar to array type
1787     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1788     square brackets (``[]``)). For example:
1789     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1790     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1791     match those specified by the type.
1792 **Vector constants**
1793     Vector constants are represented with notation similar to vector
1794     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1795     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1796     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1797     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1798     elements must match those specified by the type.
1799 **Zero initialization**
1800     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1801     value to zero of *any* type, including scalar and
1802     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1803     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1804     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1805 **Metadata node**
1806     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1807     type <t_metadata>`. For example:
1808     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1809     constants that are meant to be interpreted as part of the
1810     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1811     information such as debug info.
1812
1813 Global Variable and Function Addresses
1814 --------------------------------------
1815
1816 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1817 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1818 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1819 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1820 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1821 file:
1822
1823 .. code-block:: llvm
1824
1825     @X = global i32 17
1826     @Y = global i32 42
1827     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1828
1829 .. _undefvalues:
1830
1831 Undefined Values
1832 ----------------
1833
1834 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1835 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1836 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1837 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1838
1839 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1840 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1841 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1842 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1843
1844 .. code-block:: llvm
1845
1846       %A = add %X, undef
1847       %B = sub %X, undef
1848       %C = xor %X, undef
1849     Safe:
1850       %A = undef
1851       %B = undef
1852       %C = undef
1853
1854 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1855 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1856
1857 .. code-block:: llvm
1858
1859       %A = or %X, undef
1860       %B = and %X, undef
1861     Safe:
1862       %A = -1
1863       %B = 0
1864     Unsafe:
1865       %A = undef
1866       %B = undef
1867
1868 These logical operations have bits that are not always affected by the
1869 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1870 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1871 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1872 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1873 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1874 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1875 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1876 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1877
1878 .. code-block:: llvm
1879
1880       %A = select undef, %X, %Y
1881       %B = select undef, 42, %Y
1882       %C = select %X, %Y, undef
1883     Safe:
1884       %A = %X     (or %Y)
1885       %B = 42     (or %Y)
1886       %C = %Y
1887     Unsafe:
1888       %A = undef
1889       %B = undef
1890       %C = undef
1891
1892 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1893 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1894 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1895 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1896 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1897 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1898 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1899
1900 .. code-block:: llvm
1901
1902       %A = xor undef, undef
1903
1904       %B = undef
1905       %C = xor %B, %B
1906
1907       %D = undef
1908       %E = icmp lt %D, 4
1909       %F = icmp gte %D, 4
1910
1911     Safe:
1912       %A = undef
1913       %B = undef
1914       %C = undef
1915       %D = undef
1916       %E = undef
1917       %F = undef
1918
1919 This example points out that two '``undef``' operands are not
1920 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
1921 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
1922 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
1923 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
1924 its value over its "live range". This is true because the variable
1925 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
1926 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
1927 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
1928 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
1929 uses with" concept would not hold.
1930
1931 .. code-block:: llvm
1932
1933       %A = fdiv undef, %X
1934       %B = fdiv %X, undef
1935     Safe:
1936       %A = undef
1937     b: unreachable
1938
1939 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
1940 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
1941 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
1942 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
1943 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
1944 However, in the second example, we can make a more aggressive
1945 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
1946 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
1947 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
1948 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
1949 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
1950 optimizer can assume that it occurs in dead code.
1951
1952 .. code-block:: llvm
1953
1954     a:  store undef -> %X
1955     b:  store %X -> undef
1956     Safe:
1957     a: <deleted>
1958     b: unreachable
1959
1960 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
1961 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
1962 value is overwritten with bits that happen to match what was already
1963 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
1964 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
1965
1966 .. _poisonvalues:
1967
1968 Poison Values
1969 -------------
1970
1971 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
1972 they also represent the fact that an instruction or constant expression
1973 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
1974 which results in undefined behavior.
1975
1976 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
1977 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
1978 the ``nsw`` flag.
1979
1980 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
1981
1982 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
1983 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
1984    their dynamic predecessor basic block.
1985 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
1986    in the dynamic callers of their functions.
1987 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
1988    instructions that dynamically transfer control back to them.
1989 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
1990    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
1991    call instructions that dynamically transfer control back to them.
1992 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
1993    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
1994    (including loads and stores implied by intrinsics such as
1995    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
1996 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
1997    most recent preceding instruction with externally visible side
1998    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
1999    operations <volatile>`.)
2000 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2001    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2002    multiple successors and the instruction is always executed when
2003    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2004    when control is transferred to another.
2005 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2006    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2007    be different if the terminator had transferred control to a different
2008    successor.
2009 -  Dependence is transitive.
2010
2011 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2012 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2013 on a poison value has undefined behavior.
2014
2015 Here are some examples:
2016
2017 .. code-block:: llvm
2018
2019     entry:
2020       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2021       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2022       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2023       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2024
2025       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2026       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2027
2028       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2029
2030       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2031       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2032       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2033       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2034
2035       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2036       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2037
2038     true:
2039       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2040                                            ; it has undefined behavior.
2041       br label %end
2042
2043     end:
2044       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2045                                            ; Both edges into this PHI are
2046                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2047                                            ; always results in a poison value.
2048
2049       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2050                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2051                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2052
2053       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2054                                            ; The same branch again, but this time the
2055                                            ; true block doesn't have side effects.
2056
2057     second_true:
2058       ; No side effects!
2059       ret void
2060
2061     second_end:
2062       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2063                                            ; on the store in %end. Also, it is
2064                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2065                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2066                                            ; behavior in this example).
2067
2068 .. _blockaddress:
2069
2070 Addresses of Basic Blocks
2071 -------------------------
2072
2073 ``blockaddress(@function, %block)``
2074
2075 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2076 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2077 Taking the address of the entry block is illegal.
2078
2079 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2080 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2081 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2082 undefined behavior — though, again, comparison against null is ok, and
2083 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2084 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2085 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2086 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2087 instruction.
2088
2089 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2090 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2091
2092 Constant Expressions
2093 --------------------
2094
2095 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2096 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2097 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2098 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2099 The following is the syntax for constant expressions:
2100
2101 ``trunc (CST to TYPE)``
2102     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2103     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2104 ``zext (CST to TYPE)``
2105     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2106     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2107 ``sext (CST to TYPE)``
2108     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2109     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2110 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2111     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2112     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2113     must be floating point.
2114 ``fpext (CST to TYPE)``
2115     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2116     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2117     floating point.
2118 ``fptoui (CST to TYPE)``
2119     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2120     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2121     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2122     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2123     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2124 ``fptosi (CST to TYPE)``
2125     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2126     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2127     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2128     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2129     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2130 ``uitofp (CST to TYPE)``
2131     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2132     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2133     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2134     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2135     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2136 ``sitofp (CST to TYPE)``
2137     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2138     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2139     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2140     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2141     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2142 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2143     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2144     constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2145     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2146     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2147 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2148     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2149     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2150     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2151     This one is *really* dangerous!
2152 ``bitcast (CST to TYPE)``
2153     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2154     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2155     instruction <i_bitcast>`.
2156 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2157     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2158     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2159     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2160     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2161 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2162     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2163 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2164     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2165 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2166     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2167 ``extractelement (VAL, IDX)``
2168     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2169     constants.
2170 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2171     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2172     constants.
2173 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2174     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2175     constants.
2176 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2177     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2178     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2179     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2180     least one index value must be specified.
2181 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2182     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2183     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2184     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2185     value must be specified.
2186 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2187     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2188     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2189     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2190     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2191     operations on floating point values are allowed).
2192
2193 Other Values
2194 ============
2195
2196 Inline Assembler Expressions
2197 ----------------------------
2198
2199 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2200 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2201 value represents the inline assembler as a string (containing the
2202 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2203 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2204 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2205 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2206 assembler expression is:
2207
2208 .. code-block:: llvm
2209
2210     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2211
2212 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2213 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2214 Thus, typically we have:
2215
2216 .. code-block:: llvm
2217
2218     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2219
2220 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2221 marked as having side effects. This is done through the use of the
2222 '``sideeffect``' keyword, like so:
2223
2224 .. code-block:: llvm
2225
2226     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2227
2228 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2229 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2230 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2231 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2232 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2233 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2234
2235 .. code-block:: llvm
2236
2237     call void asm alignstack "eieio", ""()
2238
2239 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2240 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2241 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2242 the only supported dialects. An example is:
2243
2244 .. code-block:: llvm
2245
2246     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2247
2248 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2249 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2250 keyword last.
2251
2252 Inline Asm Metadata
2253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2254
2255 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2256 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2257 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2258 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2259 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2260 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2261 it. For example:
2262
2263 .. code-block:: llvm
2264
2265     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2266     ...
2267     !42 = !{ i32 1234567 }
2268
2269 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2270 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2271 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2272 occurs on.
2273
2274 .. _metadata:
2275
2276 Metadata Nodes and Metadata Strings
2277 -----------------------------------
2278
2279 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2280 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2281 code generator. One example application of metadata is source-level
2282 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2283 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2284 preceding exclamation point ('``!``').
2285
2286 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2287 contain any character by escaping non-printable characters with
2288 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2289 "``!"test\00"``".
2290
2291 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2292 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2293 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2294 their operand. For example:
2295
2296 .. code-block:: llvm
2297
2298     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2299
2300 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2301 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2302 example:
2303
2304 .. code-block:: llvm
2305
2306     !foo =  metadata !{!4, !3}
2307
2308 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2309 function is using two metadata arguments:
2310
2311 .. code-block:: llvm
2312
2313     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2314
2315 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2316 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2317
2318 .. code-block:: llvm
2319
2320     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2321
2322 More information about specific metadata nodes recognized by the
2323 optimizers and code generator is found below.
2324
2325 '``tbaa``' Metadata
2326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2327
2328 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2329 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2330 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2331 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2332 custom alias analysis behavior for other languages.
2333
2334 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2335 to three fields, e.g.:
2336
2337 .. code-block:: llvm
2338
2339     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2340     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2341     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2342     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2343
2344 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2345 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2346 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2347 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2348 common names.
2349
2350 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2351 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2352 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2353 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2354 from multiple front-ends is handled conservatively.
2355
2356 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2357 indicates that the type is "constant" (meaning
2358 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2359 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2360
2361 '``tbaa.struct``' Metadata
2362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2363
2364 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2365 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2366 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2367 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2368 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2369 of the aggregate.
2370
2371 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2372 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2373
2374 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2375 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2376 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2377 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2378 its tbaa tag. e.g.:
2379
2380 .. code-block:: llvm
2381
2382     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2383
2384 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2385 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2386 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2387
2388 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2389 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2390 does not carry useful data and need not be preserved.
2391
2392 '``fpmath``' Metadata
2393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2394
2395 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2396 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2397 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2398 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2399 it. ULP is defined as follows:
2400
2401     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2402     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2403     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2404     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2405     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2406
2407 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2408 number representing the maximum relative error, for example:
2409
2410 .. code-block:: llvm
2411
2412     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2413
2414 '``range``' Metadata
2415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2416
2417 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2418 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2419 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2420 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2421 pair has the following properties:
2422
2423 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2424 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2425 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2426 -  The range is allowed to wrap.
2427 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2428    ``a!=b``.
2429
2430 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2431 they must be non-contiguous.
2432
2433 Examples:
2434
2435 .. code-block:: llvm
2436
2437       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2438       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2439       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2440       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2441     ...
2442     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2443     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2444     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2445     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2446
2447 Module Flags Metadata
2448 =====================
2449
2450 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2451 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2452 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2453 this. These flags are in the form of key / value pairs — much like a
2454 dictionary — making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2455 look it up.
2456
2457 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2458 Each triplet has the following form:
2459
2460 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2461    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2462    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2463    described below.
2464 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2465    metadata. How each ID is interpreted is documented below.
2466 -  The third element is the value of the flag.
2467
2468 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2469 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules'
2470 ``llvm.module.flags`` metadata. The only exception being a flag with the
2471 *Override* behavior, which may override another flag's value (see
2472 below).
2473
2474 The following behaviors are supported:
2475
2476 .. list-table::
2477    :header-rows: 1
2478    :widths: 10 90
2479
2480    * - Value
2481      - Behavior
2482
2483    * - 1
2484      - **Error**
2485            Emits an error if two values disagree. It is an error to have an
2486            ID with both an Error and a Warning behavior.
2487
2488    * - 2
2489      - **Warning**
2490            Emits a warning if two values disagree.
2491
2492    * - 3
2493      - **Require**
2494            Emits an error when the specified value is not present or doesn't
2495            have the specified value. It is an error for two (or more)
2496            ``llvm.module.flags`` with the same ID to have the Require behavior
2497            but different values. There may be multiple Require flags per ID.
2498
2499    * - 4
2500      - **Override**
2501            Uses the specified value if the two values disagree. It is an
2502            error for two (or more) ``llvm.module.flags`` with the same ID
2503            to have the Override behavior but different values.
2504
2505 An example of module flags:
2506
2507 .. code-block:: llvm
2508
2509     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2510     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2511     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2512     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2513       metadata !{
2514         metadata !"foo", i32 1
2515       }
2516     }
2517     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2518
2519 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2520    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2521    values are not equal.
2522
2523 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2524    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2525    '37' if their values are not equal.
2526
2527 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2528    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2529    warning if their values are not equal.
2530
2531 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2532
2533    ::
2534
2535        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2536
2537    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does
2538    not contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1'. If
2539    two or more ``!"qux"`` flags exist, then they must have the same
2540    value or an error will be issued.
2541
2542 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2543 ----------------------------------------------------
2544
2545 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2546 collection in a special section called "image info". The metadata
2547 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2548 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2549 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2550 be merged rather than appended together.
2551
2552 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2553 following key-value pairs:
2554
2555 .. list-table::
2556    :header-rows: 1
2557    :widths: 30 70
2558
2559    * - Key
2560      - Value
2561
2562    * - ``Objective-C Version``
2563      - **[Required]** — The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2564
2565    * - ``Objective-C Image Info Version``
2566      - **[Required]** — The version of the image info section. Currently
2567        always 0.
2568
2569    * - ``Objective-C Image Info Section``
2570      - **[Required]** — The section to place the metadata. Valid values are
2571        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2572        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2573        Objective-C ABI version 2.
2574
2575    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2576      - **[Required]** — Specifies whether garbage collection is supported or
2577        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2578        collection supported.
2579
2580    * - ``Objective-C GC Only``
2581      - **[Optional]** — Specifies that only garbage collection is supported.
2582        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2583        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2584
2585 Some important flag interactions:
2586
2587 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2588    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2589    2, then the resulting module has the
2590    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2591 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2592    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2593
2594 Intrinsic Global Variables
2595 ==========================
2596
2597 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2598 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2599 All globals of this sort should have a section specified as
2600 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2601 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2602
2603 The '``llvm.used``' Global Variable
2604 -----------------------------------
2605
2606 The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
2607 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2608 pointers to global variables and functions which may optionally have a
2609 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2610 use of it is:
2611
2612 .. code-block:: llvm
2613
2614     @X = global i8 4
2615     @Y = global i32 123
2616
2617     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2618        i8* @X,
2619        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2620     ], section "llvm.metadata"
2621
2622 If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
2623 compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
2624 there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
2625 variable has internal linkage and no references other than that from the
2626 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
2627 represent references from inline asms and other things the compiler
2628 cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2629
2630 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2631 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2632 molesting the symbol.
2633
2634 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2635 --------------------------------------------
2636
2637 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2638 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2639 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2640 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2641 by ``@llvm.used``.
2642
2643 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2644 and should not be exposed to source languages.
2645
2646 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2647 -------------------------------------------
2648
2649 .. code-block:: llvm
2650
2651     %0 = type { i32, void ()* }
2652     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2653
2654 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2655 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2656 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2657 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2658 is not defined.
2659
2660 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2661 -------------------------------------------
2662
2663 .. code-block:: llvm
2664
2665     %0 = type { i32, void ()* }
2666     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2667
2668 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2669 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2670 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2671 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2672 defined.
2673
2674 Instruction Reference
2675 =====================
2676
2677 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2678 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2679 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2680 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2681 :ref:`other instructions <otherops>`.
2682
2683 .. _terminators:
2684
2685 Terminator Instructions
2686 -----------------------
2687
2688 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2689 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2690 block should be executed after the current block is finished. These
2691 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2692 control flow, not values (the one exception being the
2693 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2694
2695 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2696 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2697 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2698 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2699
2700 .. _i_ret:
2701
2702 '``ret``' Instruction
2703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2704
2705 Syntax:
2706 """""""
2707
2708 ::
2709
2710       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2711       ret void                 ; Return from void function
2712
2713 Overview:
2714 """""""""
2715
2716 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2717 a value) from a function back to the caller.
2718
2719 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2720 value and then causes control flow, and one that just causes control
2721 flow to occur.
2722
2723 Arguments:
2724 """"""""""
2725
2726 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2727 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2728 class <t_firstclass>`' type.
2729
2730 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2731 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2732 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2733 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2734 value.
2735
2736 Semantics:
2737 """"""""""
2738
2739 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
2740 the calling function's context. If the caller is a
2741 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
2742 instruction after the call. If the caller was an
2743 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
2744 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
2745 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
2746 value.
2747
2748 Example:
2749 """"""""
2750
2751 .. code-block:: llvm
2752
2753       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
2754       ret void                        ; Return from a void function
2755       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
2756
2757 .. _i_br:
2758
2759 '``br``' Instruction
2760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2761
2762 Syntax:
2763 """""""
2764
2765 ::
2766
2767       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
2768       br label <dest>          ; Unconditional branch
2769
2770 Overview:
2771 """""""""
2772
2773 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
2774 different basic block in the current function. There are two forms of
2775 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
2776 unconditional branch.
2777
2778 Arguments:
2779 """"""""""
2780
2781 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
2782 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
2783 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
2784
2785 Semantics:
2786 """"""""""
2787
2788 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
2789 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
2790 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
2791 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
2792
2793 Example:
2794 """"""""
2795
2796 .. code-block:: llvm
2797
2798     Test:
2799       %cond = icmp eq i32 %a, %b
2800       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
2801     IfEqual:
2802       ret i32 1
2803     IfUnequal:
2804       ret i32 0
2805
2806 .. _i_switch:
2807
2808 '``switch``' Instruction
2809 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2810
2811 Syntax:
2812 """""""
2813
2814 ::
2815
2816       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
2817
2818 Overview:
2819 """""""""
2820
2821 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
2822 several different places. It is a generalization of the '``br``'
2823 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
2824 destinations.
2825
2826 Arguments:
2827 """"""""""
2828
2829 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
2830 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
2831 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
2832 is not allowed to contain duplicate constant entries.
2833
2834 Semantics:
2835 """"""""""
2836
2837 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
2838 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
2839 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
2840 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
2841 to the default destination.
2842
2843 Implementation:
2844 """""""""""""""
2845
2846 Depending on properties of the target machine and the particular
2847 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
2848 different ways. For example, it could be generated as a series of
2849 chained conditional branches or with a lookup table.
2850
2851 Example:
2852 """"""""
2853
2854 .. code-block:: llvm
2855
2856      ; Emulate a conditional br instruction
2857      %Val = zext i1 %value to i32
2858      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
2859
2860      ; Emulate an unconditional br instruction
2861      switch i32 0, label %dest [ ]
2862
2863      ; Implement a jump table:
2864      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
2865                                          i32 1, label %onone
2866                                          i32 2, label %ontwo ]
2867
2868 .. _i_indirectbr:
2869
2870 '``indirectbr``' Instruction
2871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2872
2873 Syntax:
2874 """""""
2875
2876 ::
2877
2878       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
2879
2880 Overview:
2881 """""""""
2882
2883 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
2884 label within the current function, whose address is specified by
2885 "``address``". Address must be derived from a
2886 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
2887
2888 Arguments:
2889 """"""""""
2890
2891 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
2892 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
2893 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
2894 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
2895
2896 This destination list is required so that dataflow analysis has an
2897 accurate understanding of the CFG.
2898
2899 Semantics:
2900 """"""""""
2901
2902 Control transfers to the block specified in the address argument. All
2903 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
2904 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
2905 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
2906
2907 Implementation:
2908 """""""""""""""
2909
2910 This is typically implemented with a jump through a register.
2911
2912 Example:
2913 """"""""
2914
2915 .. code-block:: llvm
2916
2917      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
2918
2919 .. _i_invoke:
2920
2921 '``invoke``' Instruction
2922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2923
2924 Syntax:
2925 """""""
2926
2927 ::
2928
2929       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
2930                     to label <normal label> unwind label <exception label>
2931
2932 Overview:
2933 """""""""
2934
2935 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
2936 function, with the possibility of control flow transfer to either the
2937 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
2938 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
2939 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
2940 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
2941 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
2942 nearest "exception" label.
2943
2944 The '``exception``' label is a `landing
2945 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
2946 '``exception``' label is required to have the
2947 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
2948 information about the behavior of the program after unwinding happens,
2949 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
2950 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
2951 instruction, so that the important information contained within the
2952 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
2953
2954 Arguments:
2955 """"""""""
2956
2957 This instruction requires several arguments:
2958
2959 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
2960    convention <callingconv>` the call should use. If none is
2961    specified, the call defaults to using C calling conventions.
2962 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
2963    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
2964    are valid here.
2965 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
2966    function value being invoked. In most cases, this is a direct
2967    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
2968    branching off an arbitrary pointer to function value.
2969 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
2970    function to be invoked.
2971 #. '``function args``': argument list whose types match the function
2972    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
2973    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
2974    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
2975    extra arguments can be specified.
2976 #. '``normal label``': the label reached when the called function
2977    executes a '``ret``' instruction.
2978 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
2979    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
2980    mechanism.
2981 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
2982    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
2983    attributes are valid here.
2984
2985 Semantics:
2986 """"""""""
2987
2988 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
2989 instruction in most regards. The primary difference is that it
2990 establishes an association with a label, which is used by the runtime
2991 library to unwind the stack.
2992
2993 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
2994 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
2995 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
2996 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
2997
2998 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
2999 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3000 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3001 return value is available.
3002
3003 Example:
3004 """"""""
3005
3006 .. code-block:: llvm
3007
3008       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3009                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3010       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3011                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3012
3013 .. _i_resume:
3014
3015 '``resume``' Instruction
3016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3017
3018 Syntax:
3019 """""""
3020
3021 ::
3022
3023       resume <type> <value>
3024
3025 Overview:
3026 """""""""
3027
3028 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3029 successors.
3030
3031 Arguments:
3032 """"""""""
3033
3034 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3035 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3036 function.
3037
3038 Semantics:
3039 """"""""""
3040
3041 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3042 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3043 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3044
3045 Example:
3046 """"""""
3047
3048 .. code-block:: llvm
3049
3050       resume { i8*, i32 } %exn
3051
3052 .. _i_unreachable:
3053
3054 '``unreachable``' Instruction
3055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3056
3057 Syntax:
3058 """""""
3059
3060 ::
3061
3062       unreachable
3063
3064 Overview:
3065 """""""""
3066
3067 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3068 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3069 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3070 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3071
3072 Semantics:
3073 """"""""""
3074
3075 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3076
3077 .. _binaryops:
3078
3079 Binary Operations
3080 -----------------
3081
3082 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3083 They require two operands of the same type, execute an operation on
3084 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3085 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3086 result value has the same type as its operands.
3087
3088 There are several different binary operators:
3089
3090 .. _i_add:
3091
3092 '``add``' Instruction
3093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3094
3095 Syntax:
3096 """""""
3097
3098 ::
3099
3100       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3101       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3102       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3103       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3104
3105 Overview:
3106 """""""""
3107
3108 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3109
3110 Arguments:
3111 """"""""""
3112
3113 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3114 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3115 arguments must have identical types.
3116
3117 Semantics:
3118 """"""""""
3119
3120 The value produced is the integer sum of the two operands.
3121
3122 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3123 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3124 the result.
3125
3126 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3127 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3128
3129 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3130 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3131 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3132 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3133
3134 Example:
3135 """"""""
3136
3137 .. code-block:: llvm
3138
3139       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3140
3141 .. _i_fadd:
3142
3143 '``fadd``' Instruction
3144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3145
3146 Syntax:
3147 """""""
3148
3149 ::
3150
3151       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3152
3153 Overview:
3154 """""""""
3155
3156 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3157
3158 Arguments:
3159 """"""""""
3160
3161 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3162 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3163 Both arguments must have identical types.
3164
3165 Semantics:
3166 """"""""""
3167
3168 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3169 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3170 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3171 optimizations:
3172
3173 Example:
3174 """"""""
3175
3176 .. code-block:: llvm
3177
3178       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3179
3180 '``sub``' Instruction
3181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3182
3183 Syntax:
3184 """""""
3185
3186 ::
3187
3188       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3189       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3190       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3191       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3192
3193 Overview:
3194 """""""""
3195
3196 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3197
3198 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3199 instruction present in most other intermediate representations.
3200
3201 Arguments:
3202 """"""""""
3203
3204 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3205 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3206 arguments must have identical types.
3207
3208 Semantics:
3209 """"""""""
3210
3211 The value produced is the integer difference of the two operands.
3212
3213 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3214 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3215 the result.
3216
3217 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3218 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3219
3220 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3221 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3222 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3223 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3224
3225 Example:
3226 """"""""
3227
3228 .. code-block:: llvm
3229
3230       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3231       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3232
3233 .. _i_fsub:
3234
3235 '``fsub``' Instruction
3236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3237
3238 Syntax:
3239 """""""
3240
3241 ::
3242
3243       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3244
3245 Overview:
3246 """""""""
3247
3248 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3249
3250 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3251 instruction present in most other intermediate representations.
3252
3253 Arguments:
3254 """"""""""
3255
3256 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3257 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3258 Both arguments must have identical types.
3259
3260 Semantics:
3261 """"""""""
3262
3263 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3264 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3265 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3266 unsafe floating point optimizations:
3267
3268 Example:
3269 """"""""
3270
3271 .. code-block:: llvm
3272
3273       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3274       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3275
3276 '``mul``' Instruction
3277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3278
3279 Syntax:
3280 """""""
3281
3282 ::
3283
3284       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3285       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3286       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3287       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3288
3289 Overview:
3290 """""""""
3291
3292 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3293
3294 Arguments:
3295 """"""""""
3296
3297 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3298 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3299 arguments must have identical types.
3300
3301 Semantics:
3302 """"""""""
3303
3304 The value produced is the integer product of the two operands.
3305
3306 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3307 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3308 bit width of the result.
3309
3310 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3311 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3312 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3313 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3314 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3315 product.
3316
3317 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3318 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3319 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3320 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3321
3322 Example:
3323 """"""""
3324
3325 .. code-block:: llvm
3326
3327       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3328
3329 .. _i_fmul:
3330
3331 '``fmul``' Instruction
3332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3333
3334 Syntax:
3335 """""""
3336
3337 ::
3338
3339       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3340
3341 Overview:
3342 """""""""
3343
3344 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3345
3346 Arguments:
3347 """"""""""
3348
3349 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3350 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3351 Both arguments must have identical types.
3352
3353 Semantics:
3354 """"""""""
3355
3356 The value produced is the floating point product of the two operands.
3357 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3358 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3359 unsafe floating point optimizations:
3360
3361 Example:
3362 """"""""
3363
3364 .. code-block:: llvm
3365
3366       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3367
3368 '``udiv``' Instruction
3369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3370
3371 Syntax:
3372 """""""
3373
3374 ::
3375
3376       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3377       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3378
3379 Overview:
3380 """""""""
3381
3382 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3383
3384 Arguments:
3385 """"""""""
3386
3387 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3388 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3389 arguments must have identical types.
3390
3391 Semantics:
3392 """"""""""
3393
3394 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3395
3396 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3397 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3398
3399 Division by zero leads to undefined behavior.
3400
3401 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3402 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3403 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3404
3405 Example:
3406 """"""""
3407
3408 .. code-block:: llvm
3409
3410       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3411
3412 '``sdiv``' Instruction
3413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3414
3415 Syntax:
3416 """""""
3417
3418 ::
3419
3420       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3421       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3422
3423 Overview:
3424 """""""""
3425
3426 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3427
3428 Arguments:
3429 """"""""""
3430
3431 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3432 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3433 arguments must have identical types.
3434
3435 Semantics:
3436 """"""""""
3437
3438 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3439 rounded towards zero.
3440
3441 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3442 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3443
3444 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3445 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3446 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3447
3448 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3449 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3450
3451 Example:
3452 """"""""
3453
3454 .. code-block:: llvm
3455
3456       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3457
3458 .. _i_fdiv:
3459
3460 '``fdiv``' Instruction
3461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3462
3463 Syntax:
3464 """""""
3465
3466 ::
3467
3468       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3469
3470 Overview:
3471 """""""""
3472
3473 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3474
3475 Arguments:
3476 """"""""""
3477
3478 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3479 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3480 Both arguments must have identical types.
3481
3482 Semantics:
3483 """"""""""
3484
3485 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3486 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3487 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3488 unsafe floating point optimizations:
3489
3490 Example:
3491 """"""""
3492
3493 .. code-block:: llvm
3494
3495       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3496
3497 '``urem``' Instruction
3498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3499
3500 Syntax:
3501 """""""
3502
3503 ::
3504
3505       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3506
3507 Overview:
3508 """""""""
3509
3510 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3511 division of its two arguments.
3512
3513 Arguments:
3514 """"""""""
3515
3516 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3517 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3518 arguments must have identical types.
3519
3520 Semantics:
3521 """"""""""
3522
3523 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3524 This instruction always performs an unsigned division to get the
3525 remainder.
3526
3527 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3528 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3529
3530 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3531
3532 Example:
3533 """"""""
3534
3535 .. code-block:: llvm
3536
3537       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3538
3539 '``srem``' Instruction
3540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3541
3542 Syntax:
3543 """""""
3544
3545 ::
3546
3547       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3548
3549 Overview:
3550 """""""""
3551
3552 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3553 division of its two operands. This instruction can also take
3554 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3555 must be integers.
3556
3557 Arguments:
3558 """"""""""
3559
3560 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3561 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3562 arguments must have identical types.
3563
3564 Semantics:
3565 """"""""""
3566
3567 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3568 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3569 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3570 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3571 difference, see `The Math
3572 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3573 table of how this is implemented in various languages, please see
3574 `Wikipedia: modulo
3575 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3576
3577 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3578 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3579
3580 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3581 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3582 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3583 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3584 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3585 result of the division and the remainder.)
3586
3587 Example:
3588 """"""""
3589
3590 .. code-block:: llvm
3591
3592       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3593
3594 .. _i_frem:
3595
3596 '``frem``' Instruction
3597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3598
3599 Syntax:
3600 """""""
3601
3602 ::
3603
3604       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3605
3606 Overview:
3607 """""""""
3608
3609 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3610 its two operands.
3611
3612 Arguments:
3613 """"""""""
3614
3615 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3616 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3617 Both arguments must have identical types.
3618
3619 Semantics:
3620 """"""""""
3621
3622 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3623 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3624 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3625 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3626
3627 Example:
3628 """"""""
3629
3630 .. code-block:: llvm
3631
3632       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3633
3634 .. _bitwiseops:
3635
3636 Bitwise Binary Operations
3637 -------------------------
3638
3639 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3640 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3641 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3642 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3643 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3644
3645 '``shl``' Instruction
3646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3647
3648 Syntax:
3649 """""""
3650
3651 ::
3652
3653       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3654       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3655       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3656       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3657
3658 Overview:
3659 """""""""
3660
3661 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3662 a specified number of bits.
3663
3664 Arguments:
3665 """"""""""
3666
3667 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3668 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3669 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3670
3671 Semantics:
3672 """"""""""
3673
3674 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3675 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3676 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3677 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3678 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3679 in ``op2``.
3680
3681 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3682 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3683 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3684 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3685 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3686 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3687 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3688
3689 Example:
3690 """"""""
3691
3692 .. code-block:: llvm
3693
3694       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3695       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3696       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3697       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3698       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3699
3700 '``lshr``' Instruction
3701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3702
3703 Syntax:
3704 """""""
3705
3706 ::
3707
3708       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3709       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3710
3711 Overview:
3712 """""""""
3713
3714 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3715 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3716
3717 Arguments:
3718 """"""""""
3719
3720 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3721 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3722 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3723
3724 Semantics:
3725 """"""""""
3726
3727 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3728 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3729 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3730 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3731 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3732 corresponding shift amount in ``op2``.
3733
3734 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
3735 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3736 non-zero.
3737
3738 Example:
3739 """"""""
3740
3741 .. code-block:: llvm
3742
3743       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3744       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3745       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3746       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
3747       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
3748       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
3749
3750 '``ashr``' Instruction
3751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3752
3753 Syntax:
3754 """""""
3755
3756 ::
3757
3758       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3759       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3760
3761 Overview:
3762 """""""""
3763
3764 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
3765 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
3766 extension.
3767
3768 Arguments:
3769 """"""""""
3770
3771 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
3772 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3773 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3774
3775 Semantics:
3776 """"""""""
3777
3778 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
3779 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
3780 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3781 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3782 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3783 corresponding shift amount in ``op2``.
3784
3785 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
3786 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3787 non-zero.
3788
3789 Example:
3790 """"""""
3791
3792 .. code-block:: llvm
3793
3794       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3795       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3796       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3797       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
3798       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
3799       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
3800
3801 '``and``' Instruction
3802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3803
3804 Syntax:
3805 """""""
3806
3807 ::
3808
3809       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3810
3811 Overview:
3812 """""""""
3813
3814 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
3815 operands.
3816
3817 Arguments:
3818 """"""""""
3819
3820 The two arguments to the '``and``' instruction must be
3821 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3822 arguments must have identical types.
3823
3824 Semantics:
3825 """"""""""
3826
3827 The truth table used for the '``and``' instruction is:
3828
3829 +-----+-----+-----+
3830 | In0 | In1 | Out |
3831 +-----+-----+-----+
3832 |   0 |   0 |   0 |
3833 +-----+-----+-----+
3834 |   0 |   1 |   0 |
3835 +-----+-----+-----+
3836 |   1 |   0 |   0 |
3837 +-----+-----+-----+
3838 |   1 |   1 |   1 |
3839 +-----+-----+-----+
3840
3841 Example:
3842 """"""""
3843
3844 .. code-block:: llvm
3845
3846       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
3847       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
3848       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
3849
3850 '``or``' Instruction
3851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3852
3853 Syntax:
3854 """""""
3855
3856 ::
3857
3858       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3859
3860 Overview:
3861 """""""""
3862
3863 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
3864 two operands.
3865
3866 Arguments:
3867 """"""""""
3868
3869 The two arguments to the '``or``' instruction must be
3870 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3871 arguments must have identical types.
3872
3873 Semantics:
3874 """"""""""
3875
3876 The truth table used for the '``or``' instruction is:
3877
3878 +-----+-----+-----+
3879 | In0 | In1 | Out |
3880 +-----+-----+-----+
3881 |   0 |   0 |   0 |
3882 +-----+-----+-----+
3883 |   0 |   1 |   1 |
3884 +-----+-----+-----+
3885 |   1 |   0 |   1 |
3886 +-----+-----+-----+
3887 |   1 |   1 |   1 |
3888 +-----+-----+-----+
3889
3890 Example:
3891 """"""""
3892
3893 ::
3894
3895       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
3896       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
3897       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3898
3899 '``xor``' Instruction
3900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3901
3902 Syntax:
3903 """""""
3904
3905 ::
3906
3907       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3908
3909 Overview:
3910 """""""""
3911
3912 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
3913 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
3914 complement" operation, which is the "~" operator in C.
3915
3916 Arguments:
3917 """"""""""
3918
3919 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
3920 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3921 arguments must have identical types.
3922
3923 Semantics:
3924 """"""""""
3925
3926 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
3927
3928 +-----+-----+-----+
3929 | In0 | In1 | Out |
3930 +-----+-----+-----+
3931 |   0 |   0 |   0 |
3932 +-----+-----+-----+
3933 |   0 |   1 |   1 |
3934 +-----+-----+-----+
3935 |   1 |   0 |   1 |
3936 +-----+-----+-----+
3937 |   1 |   1 |   0 |
3938 +-----+-----+-----+
3939
3940 Example:
3941 """"""""
3942
3943 .. code-block:: llvm
3944
3945       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
3946       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
3947       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3948       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
3949
3950 Vector Operations
3951 -----------------
3952
3953 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
3954 target-independent manner. These instructions cover the element-access
3955 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
3956 While LLVM does directly support these vector operations, many
3957 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
3958 take full advantage of a specific target.
3959
3960 .. _i_extractelement:
3961
3962 '``extractelement``' Instruction
3963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3964
3965 Syntax:
3966 """""""
3967
3968 ::
3969
3970       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
3971
3972 Overview:
3973 """""""""
3974
3975 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
3976 from a vector at a specified index.
3977
3978 Arguments:
3979 """"""""""
3980
3981 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
3982 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
3983 the position from which to extract the element. The index may be a
3984 variable.
3985
3986 Semantics:
3987 """"""""""
3988
3989 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
3990 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
3991 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
3992
3993 Example:
3994 """"""""
3995
3996 .. code-block:: llvm
3997
3998       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
3999
4000 .. _i_insertelement:
4001
4002 '``insertelement``' Instruction
4003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4004
4005 Syntax:
4006 """""""
4007
4008 ::
4009
4010       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4011
4012 Overview:
4013 """""""""
4014
4015 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4016 vector at a specified index.
4017
4018 Arguments:
4019 """"""""""
4020
4021 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4022 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4023 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4024 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4025 index may be a variable.
4026
4027 Semantics:
4028 """"""""""
4029
4030 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4031 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4032 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4033 undefined.
4034
4035 Example:
4036 """"""""
4037
4038 .. code-block:: llvm
4039
4040       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4041
4042 .. _i_shufflevector:
4043
4044 '``shufflevector``' Instruction
4045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4046
4047 Syntax:
4048 """""""
4049
4050 ::
4051
4052       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4053
4054 Overview:
4055 """""""""
4056
4057 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4058 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4059 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4060
4061 Arguments:
4062 """"""""""
4063
4064 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4065 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4066 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4067 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4068 same as the element type of the first two operands.
4069
4070 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4071 constant integer or undef values.
4072
4073 Semantics:
4074 """"""""""
4075
4076 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4077 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4078 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4079 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4080 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4081 only one vector.
4082
4083 Example:
4084 """"""""
4085
4086 .. code-block:: llvm
4087
4088       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4089                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4090       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4091                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4092       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4093                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4094       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4095                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4096
4097 Aggregate Operations
4098 --------------------
4099
4100 LLVM supports several instructions for working with
4101 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4102
4103 .. _i_extractvalue:
4104
4105 '``extractvalue``' Instruction
4106 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4107
4108 Syntax:
4109 """""""
4110
4111 ::
4112
4113       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4114
4115 Overview:
4116 """""""""
4117
4118 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4119 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4120
4121 Arguments:
4122 """"""""""
4123
4124 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4125 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4126 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4127 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4128
4129 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4130
4131 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4132    omitted and assumed to be zero.
4133 -  At least one index must be specified.
4134 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4135
4136 Semantics:
4137 """"""""""
4138
4139 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4140 the index operands.
4141
4142 Example:
4143 """"""""
4144
4145 .. code-block:: llvm
4146
4147       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4148
4149 .. _i_insertvalue:
4150
4151 '``insertvalue``' Instruction
4152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4153
4154 Syntax:
4155 """""""
4156
4157 ::
4158
4159       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4160
4161 Overview:
4162 """""""""
4163
4164 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4165 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4166
4167 Arguments:
4168 """"""""""
4169
4170 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4171 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4172 a first-class value to insert. The following operands are constant
4173 indices indicating the position at which to insert the value in a
4174 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4175 to insert must have the same type as the value identified by the
4176 indices.
4177
4178 Semantics:
4179 """"""""""
4180
4181 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4182 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4183 indices is that of ``elt``.
4184
4185 Example:
4186 """"""""
4187
4188 .. code-block:: llvm
4189
4190       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4191       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4192       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4193
4194 .. _memoryops:
4195
4196 Memory Access and Addressing Operations
4197 ---------------------------------------
4198
4199 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4200 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4201 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4202 memory in LLVM.
4203
4204 .. _i_alloca:
4205
4206 '``alloca``' Instruction
4207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4208
4209 Syntax:
4210 """""""
4211
4212 ::
4213
4214       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4215
4216 Overview:
4217 """""""""
4218
4219 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4220 currently executing function, to be automatically released when this
4221 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4222 generic address space (address space zero).
4223
4224 Arguments:
4225 """"""""""
4226
4227 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4228 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4229 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4230 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4231 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4232 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4233 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4234 any convenient boundary compatible with the type.
4235
4236 '``type``' may be any sized type.
4237
4238 Semantics:
4239 """"""""""
4240
4241 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4242 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4243 memory is automatically released when the function returns. The
4244 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4245 variables that must have an address available. When the function returns
4246 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4247 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4248 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4249 is not specified.
4250
4251 Example:
4252 """"""""
4253
4254 .. code-block:: llvm
4255
4256       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4257       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4258       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4259       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4260
4261 .. _i_load:
4262
4263 '``load``' Instruction
4264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4265
4266 Syntax:
4267 """""""
4268
4269 ::
4270
4271       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4272       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4273       !<index> = !{ i32 1 }
4274
4275 Overview:
4276 """""""""
4277
4278 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4279
4280 Arguments:
4281 """"""""""
4282
4283 The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
4284 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4285 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4286 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4287 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4288 operations <volatile>`.
4289
4290 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4291 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4292 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4293 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4294 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4295 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4296 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4297 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4298 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4299 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4300 any defined semantics for atomic loads.
4301
4302 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4303 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4304 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
4305 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4306 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4307 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4308 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4309
4310 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4311 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
4312 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4313 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4314 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4315 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4316 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4317
4318 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4319 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
4320 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4321 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4322 address points to memory which does not change value during program
4323 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4324 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4325
4326 Semantics:
4327 """"""""""
4328
4329 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4330 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4331 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4332 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4333 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4334 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4335 written using a store of the same type.
4336
4337 Examples:
4338 """""""""
4339
4340 .. code-block:: llvm
4341
4342       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4343       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4344       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4345
4346 .. _i_store:
4347
4348 '``store``' Instruction
4349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4350
4351 Syntax:
4352 """""""
4353
4354 ::
4355
4356       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4357       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4358
4359 Overview:
4360 """""""""
4361
4362 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4363
4364 Arguments:
4365 """"""""""
4366
4367 There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
4368 and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
4369 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4370 the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4371 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4372 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4373 operations <volatile>`.
4374
4375 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4376 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4377 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4378 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4379 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4380 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4381 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4382 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4383 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4384 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4385 have any defined semantics for atomic stores.
4386
4387 The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
4388 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4389 or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
4390 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4391 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4392 alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
4393 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4394 safe.
4395
4396 The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
4397 name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
4398 value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
4399 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4400 be reused in the cache. The code generator may select special
4401 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4402 x86.
4403
4404 Semantics:
4405 """"""""""
4406
4407 The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
4408 location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
4409 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4410 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4411 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4412 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4413 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4414 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4415
4416 Example:
4417 """"""""
4418
4419 .. code-block:: llvm
4420
4421       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4422       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4423       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4424
4425 .. _i_fence:
4426
4427 '``fence``' Instruction
4428 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4429
4430 Syntax:
4431 """""""
4432
4433 ::
4434
4435       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4436
4437 Overview:
4438 """""""""
4439
4440 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4441 between operations.
4442
4443 Arguments:
4444 """"""""""
4445
4446 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4447 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4448 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4449
4450 Semantics:
4451 """"""""""
4452
4453 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4454 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4455 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4456 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4457 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4458 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4459 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4460 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4461 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4462 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4463 *happens-before* edge.
4464
4465 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4466 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4467 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4468
4469 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4470 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4471 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4472
4473 Example:
4474 """"""""
4475
4476 .. code-block:: llvm
4477
4478       fence acquire                          ; yields {void}
4479       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4480
4481 .. _i_cmpxchg:
4482
4483 '``cmpxchg``' Instruction
4484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4485
4486 Syntax:
4487 """""""
4488
4489 ::
4490
4491       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4492
4493 Overview:
4494 """""""""
4495
4496 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4497 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4498 equal, it stores a new value into the memory.
4499
4500 Arguments:
4501 """"""""""
4502
4503 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4504 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4505 address, and a new value to place at that address if the compared values
4506 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4507 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4508 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4509 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4510 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4511 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4512 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4513
4514 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4515 synchronizes with other atomic operations.
4516
4517 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4518 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4519 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4520 respect to all other code in the system.
4521
4522 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4523 equal to the size in memory of the operand.
4524
4525 Semantics:
4526 """"""""""
4527
4528 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4529 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4530 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4531 returned.
4532
4533 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4534 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4535 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4536 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4537
4538 Example:
4539 """"""""
4540
4541 .. code-block:: llvm
4542
4543     entry:
4544       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4545       br label %loop
4546
4547     loop:
4548       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4549       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4550       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4551       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4552       br i1 %success, label %done, label %loop
4553
4554     done:
4555       ...
4556
4557 .. _i_atomicrmw:
4558
4559 '``atomicrmw``' Instruction
4560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4561
4562 Syntax:
4563 """""""
4564
4565 ::
4566
4567       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4568
4569 Overview:
4570 """""""""
4571
4572 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4573
4574 Arguments:
4575 """"""""""
4576
4577 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4578 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4579 operation. The operation must be one of the following keywords:
4580
4581 -  xchg
4582 -  add
4583 -  sub
4584 -  and
4585 -  nand
4586 -  or
4587 -  xor
4588 -  max
4589 -  min
4590 -  umax
4591 -  umin
4592
4593 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4594 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4595 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4596 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4597 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4598 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4599 operations <volatile>`.
4600
4601 Semantics:
4602 """"""""""
4603
4604 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4605 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4606 value at the location is returned. The modification is specified by the
4607 operation argument:
4608
4609 -  xchg: ``*ptr = val``
4610 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4611 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4612 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4613 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4614 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4615 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4616 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4617 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4618 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4619    comparison)
4620 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4621    comparison)
4622
4623 Example:
4624 """"""""
4625
4626 .. code-block:: llvm
4627
4628       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4629
4630 .. _i_getelementptr:
4631
4632 '``getelementptr``' Instruction
4633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4634
4635 Syntax:
4636 """""""
4637
4638 ::
4639
4640       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4641       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4642       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4643
4644 Overview:
4645 """""""""
4646
4647 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4648 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4649 address calculation only and does not access memory.
4650
4651 Arguments:
4652 """"""""""
4653
4654 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4655 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4656 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4657 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4658 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4659 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4660 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4661 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4662 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4663 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4664 would require loading the pointer before continuing calculation.
4665
4666 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4667 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4668 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4669 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4670 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4671 required to be constant. These integers are treated as signed values
4672 where relevant.
4673
4674 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4675 to LLVM:
4676
4677 .. code-block:: c
4678
4679     struct RT {
4680       char A;
4681       int B[10][20];
4682       char C;
4683     };
4684     struct ST {
4685       int X;
4686       double Y;
4687       struct RT Z;
4688     };
4689
4690     int *foo(struct ST *s) {
4691       return &s[1].Z.B[5][13];
4692     }
4693
4694 The LLVM code generated by Clang is:
4695
4696 .. code-block:: llvm
4697
4698     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4699     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4700
4701     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4702     entry:
4703       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4704       ret i32* %arrayidx
4705     }
4706
4707 Semantics:
4708 """"""""""
4709
4710 In the example above, the first index is indexing into the
4711 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4712 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4713 indexes into the third element of the structure, yielding a
4714 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4715 structure. The third index indexes into the second element of the
4716 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4717 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4718 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4719 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4720
4721 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4722 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4723 for the given testcase is equivalent to:
4724
4725 .. code-block:: llvm
4726
4727     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4728       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4729       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4730       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4731       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4732       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4733       ret i32* %t5
4734     }
4735
4736 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
4737 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
4738 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
4739 of the addresses that would be formed by successive addition of the
4740 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
4741 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
4742 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
4743 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
4744 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
4745 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
4746
4747 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
4748 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
4749 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
4750 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
4751 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
4752 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
4753 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
4754 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
4755 information.
4756
4757 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
4758 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
4759
4760 Example:
4761 """"""""
4762
4763 .. code-block:: llvm
4764
4765         ; yields [12 x i8]*:aptr
4766         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
4767         ; yields i8*:vptr
4768         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
4769         ; yields i8*:eptr
4770         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
4771         ; yields i32*:iptr
4772         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
4773
4774 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
4775 must be a vector with the same number of elements. For example:
4776
4777 .. code-block:: llvm
4778
4779      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
4780
4781 Conversion Operations
4782 ---------------------
4783
4784 The instructions in this category are the conversion instructions
4785 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
4786 various bit conversions on the operand.
4787
4788 '``trunc .. to``' Instruction
4789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4790
4791 Syntax:
4792 """""""
4793
4794 ::
4795
4796       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4797
4798 Overview:
4799 """""""""
4800
4801 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
4802
4803 Arguments:
4804 """"""""""
4805
4806 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
4807 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
4808 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4809 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
4810 types are not allowed.
4811
4812 Semantics:
4813 """"""""""
4814
4815 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
4816 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
4817 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
4818 It will always truncate bits.
4819
4820 Example:
4821 """"""""
4822
4823 .. code-block:: llvm
4824
4825       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
4826       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
4827       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
4828       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
4829
4830 '``zext .. to``' Instruction
4831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4832
4833 Syntax:
4834 """""""
4835
4836 ::
4837
4838       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4839
4840 Overview:
4841 """""""""
4842
4843 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
4844
4845 Arguments:
4846 """"""""""
4847
4848 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4849 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4850 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4851 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4852
4853 Semantics:
4854 """"""""""
4855
4856 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
4857 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
4858
4859 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
4860
4861 Example:
4862 """"""""
4863
4864 .. code-block:: llvm
4865
4866       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
4867       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
4868       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4869
4870 '``sext .. to``' Instruction
4871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4872
4873 Syntax:
4874 """""""
4875
4876 ::
4877
4878       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4879
4880 Overview:
4881 """""""""
4882
4883 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
4884
4885 Arguments:
4886 """"""""""
4887
4888 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4889 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4890 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4891 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4892
4893 Semantics:
4894 """"""""""
4895
4896 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
4897 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
4898 of the type ``ty2``.
4899
4900 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
4901
4902 Example:
4903 """"""""
4904
4905 .. code-block:: llvm
4906
4907       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
4908       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
4909       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4910
4911 '``fptrunc .. to``' Instruction
4912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4913
4914 Syntax:
4915 """""""
4916
4917 ::
4918
4919       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4920
4921 Overview:
4922 """""""""
4923
4924 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
4925
4926 Arguments:
4927 """"""""""
4928
4929 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4930 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
4931 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
4932 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
4933
4934 Semantics:
4935 """"""""""
4936
4937 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
4938 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
4939 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
4940 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
4941
4942 Example:
4943 """"""""
4944
4945 .. code-block:: llvm
4946
4947       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
4948       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
4949
4950 '``fpext .. to``' Instruction
4951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4952
4953 Syntax:
4954 """""""
4955
4956 ::
4957
4958       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4959
4960 Overview:
4961 """""""""
4962
4963 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
4964 point value.
4965
4966 Arguments:
4967 """"""""""
4968
4969 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4970 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
4971 to. The source type must be smaller than the destination type.
4972
4973 Semantics:
4974 """"""""""
4975
4976 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
4977 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
4978 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
4979 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
4980 *no-op cast* for a floating point cast.
4981
4982 Example:
4983 """"""""
4984
4985 .. code-block:: llvm
4986
4987       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
4988       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
4989
4990 '``fptoui .. to``' Instruction
4991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4992
4993 Syntax:
4994 """""""
4995
4996 ::
4997
4998       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4999
5000 Overview:
5001 """""""""
5002
5003 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5004 integer equivalent of type ``ty2``.
5005
5006 Arguments:
5007 """"""""""
5008
5009 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5010 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5011 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5012 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5013 type with the same number of elements as ``ty``
5014
5015 Semantics:
5016 """"""""""
5017
5018 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5019 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5020 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5021 are undefined.
5022
5023 Example:
5024 """"""""
5025
5026 .. code-block:: llvm
5027
5028       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5029       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5030       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5031
5032 '``fptosi .. to``' Instruction
5033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5034
5035 Syntax:
5036 """""""
5037
5038 ::
5039
5040       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5041
5042 Overview:
5043 """""""""
5044
5045 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5046 ``value`` to type ``ty2``.
5047
5048 Arguments:
5049 """"""""""
5050
5051 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5052 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5053 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5054 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5055 type with the same number of elements as ``ty``
5056
5057 Semantics:
5058 """"""""""
5059
5060 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5061 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5062 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5063 are undefined.
5064
5065 Example:
5066 """"""""
5067
5068 .. code-block:: llvm
5069
5070       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5071       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5072       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5073
5074 '``uitofp .. to``' Instruction
5075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5076
5077 Syntax:
5078 """""""
5079
5080 ::
5081
5082       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5083
5084 Overview:
5085 """""""""
5086
5087 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5088 and converts that value to the ``ty2`` type.
5089
5090 Arguments:
5091 """"""""""
5092
5093 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5094 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5095 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5096 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5097 type with the same number of elements as ``ty``
5098
5099 Semantics:
5100 """"""""""
5101
5102 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5103 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5104 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5105 are undefined.
5106
5107 Example:
5108 """"""""
5109
5110 .. code-block:: llvm
5111
5112       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5113       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5114
5115 '``sitofp .. to``' Instruction
5116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5117
5118 Syntax:
5119 """""""
5120
5121 ::
5122
5123       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5124
5125 Overview:
5126 """""""""
5127
5128 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5129 converts that value to the ``ty2`` type.
5130
5131 Arguments:
5132 """"""""""
5133
5134 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5135 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5136 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5137 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5138 type with the same number of elements as ``ty``
5139
5140 Semantics:
5141 """"""""""
5142
5143 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5144 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5145 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5146 undefined.
5147
5148 Example:
5149 """"""""
5150
5151 .. code-block:: llvm
5152
5153       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5154       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5155
5156 .. _i_ptrtoint:
5157
5158 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5159 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5160
5161 Syntax:
5162 """""""
5163
5164 ::
5165
5166       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5167
5168 Overview:
5169 """""""""
5170
5171 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5172 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5173
5174 Arguments:
5175 """"""""""
5176
5177 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5178 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5179 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5180 a vector of integers type.
5181
5182 Semantics:
5183 """"""""""
5184
5185 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5186 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5187 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5188 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5189 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5190 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5191 change.
5192
5193 Example:
5194 """"""""
5195
5196 .. code-block:: llvm
5197
5198       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5199       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5200       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5201
5202 .. _i_inttoptr:
5203
5204 '``inttoptr .. to``' Instruction
5205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5206
5207 Syntax:
5208 """""""
5209
5210 ::
5211
5212       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5213
5214 Overview:
5215 """""""""
5216
5217 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5218 pointer type, ``ty2``.
5219
5220 Arguments:
5221 """"""""""
5222
5223 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5224 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5225 type.
5226
5227 Semantics:
5228 """"""""""
5229
5230 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5231 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5232 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5233 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5234 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5235 nothing is done (*no-op cast*).
5236
5237 Example:
5238 """"""""
5239
5240 .. code-block:: llvm
5241
5242       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5243       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5244       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5245       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5246
5247 .. _i_bitcast:
5248
5249 '``bitcast .. to``' Instruction
5250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5251
5252 Syntax:
5253 """""""
5254
5255 ::
5256
5257       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5258
5259 Overview:
5260 """""""""
5261
5262 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5263 changing any bits.
5264
5265 Arguments:
5266 """"""""""
5267
5268 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5269 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5270 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5271 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5272 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5273 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5274 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5275 size).
5276
5277 Semantics:
5278 """"""""""
5279
5280 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5281 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5282 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5283 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5284 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5285 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5286 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5287 first.
5288
5289 Example:
5290 """"""""
5291
5292 .. code-block:: llvm
5293
5294       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5295       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5296       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5297       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5298
5299 .. _otherops:
5300
5301 Other Operations
5302 ----------------
5303
5304 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5305 which defy better classification.
5306
5307 .. _i_icmp:
5308
5309 '``icmp``' Instruction
5310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5311
5312 Syntax:
5313 """""""
5314
5315 ::
5316
5317       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5318
5319 Overview:
5320 """""""""
5321
5322 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5323 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5324 pointer, or pointer vector operands.
5325
5326 Arguments:
5327 """"""""""
5328
5329 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5330 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5331 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5332
5333 #. ``eq``: equal
5334 #. ``ne``: not equal
5335 #. ``ugt``: unsigned greater than
5336 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5337 #. ``ult``: unsigned less than
5338 #. ``ule``: unsigned less or equal
5339 #. ``sgt``: signed greater than
5340 #. ``sge``: signed greater or equal
5341 #. ``slt``: signed less than
5342 #. ``sle``: signed less or equal
5343
5344 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5345 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5346 must also be identical types.
5347
5348 Semantics:
5349 """"""""""
5350
5351 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5352 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5353 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5354
5355 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5356    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5357 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5358    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5359 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5360    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5361 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5362    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5363 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5364    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5365 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5366    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5367 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5368    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5369 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5370    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5371 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5372    if ``op1`` is less than ``op2``.
5373 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5374    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5375
5376 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5377 are compared as if they were integers.
5378
5379 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5380 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5381 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5382
5383 Example:
5384 """"""""
5385
5386 .. code-block:: llvm
5387
5388       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5389       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5390       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5391       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5392       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5393       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5394
5395 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5396 ``icmp`` instruction.
5397
5398 .. _i_fcmp:
5399
5400 '``fcmp``' Instruction
5401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5402
5403 Syntax:
5404 """""""
5405
5406 ::
5407
5408       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5409
5410 Overview:
5411 """""""""
5412
5413 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5414 values based on comparison of its operands.
5415
5416 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5417 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5418
5419 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5420 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5421 compared.
5422
5423 Arguments:
5424 """"""""""
5425
5426 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5427 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5428 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5429
5430 #. ``false``: no comparison, always returns false
5431 #. ``oeq``: ordered and equal
5432 #. ``ogt``: ordered and greater than
5433 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5434 #. ``olt``: ordered and less than
5435 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5436 #. ``one``: ordered and not equal
5437 #. ``ord``: ordered (no nans)
5438 #. ``ueq``: unordered or equal
5439 #. ``ugt``: unordered or greater than
5440 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5441 #. ``ult``: unordered or less than
5442 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5443 #. ``une``: unordered or not equal
5444 #. ``uno``: unordered (either nans)
5445 #. ``true``: no comparison, always returns true
5446
5447 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5448 that either operand may be a QNAN.
5449
5450 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5451 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5452 type. They must have identical types.
5453
5454 Semantics:
5455 """"""""""
5456
5457 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5458 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5459 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5460 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5461
5462 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5463 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5464    is equal to ``op2``.
5465 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5466    is greater than ``op2``.
5467 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5468    is greater than or equal to ``op2``.
5469 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5470    is less than ``op2``.
5471 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5472    is less than or equal to ``op2``.
5473 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5474    is not equal to ``op2``.
5475 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5476 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5477    equal to ``op2``.
5478 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5479    greater than ``op2``.
5480 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5481    greater than or equal to ``op2``.
5482 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5483    less than ``op2``.
5484 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5485    less than or equal to ``op2``.
5486 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5487    not equal to ``op2``.
5488 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5489 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5490
5491 Example:
5492 """"""""
5493
5494 .. code-block:: llvm
5495
5496       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5497       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5498       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5499       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5500
5501 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5502 ``fcmp`` instruction.
5503
5504 .. _i_phi:
5505
5506 '``phi``' Instruction
5507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5508
5509 Syntax:
5510 """""""
5511
5512 ::
5513
5514       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5515
5516 Overview:
5517 """""""""
5518
5519 The '``phi``' instruction is used to implement the φ node in the SSA
5520 graph representing the function.
5521
5522 Arguments:
5523 """"""""""
5524
5525 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5526 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5527 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5528 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5529 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5530 label arguments.
5531
5532 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5533 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5534 block.
5535
5536 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5537 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5538 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5539 instruction's return value on the same edge).
5540
5541 Semantics:
5542 """"""""""
5543
5544 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5545 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5546 executed just prior to the current block.
5547
5548 Example:
5549 """"""""
5550
5551 .. code-block:: llvm
5552
5553     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5554       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5555       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5556       br label %Loop
5557
5558 .. _i_select:
5559
5560 '``select``' Instruction
5561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5562
5563 Syntax:
5564 """""""
5565
5566 ::
5567
5568       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5569
5570       selty is either i1 or {<N x i1>}
5571
5572 Overview:
5573 """""""""
5574
5575 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5576 condition, without branching.
5577
5578 Arguments:
5579 """"""""""
5580
5581 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5582 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5583 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5584 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5585 elements.
5586
5587 Semantics:
5588 """"""""""
5589
5590 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5591 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5592 argument.
5593
5594 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5595 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5596
5597 Example:
5598 """"""""
5599
5600 .. code-block:: llvm
5601
5602       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5603
5604 .. _i_call:
5605
5606 '``call``' Instruction
5607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5608
5609 Syntax:
5610 """""""
5611
5612 ::
5613
5614       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5615
5616 Overview:
5617 """""""""
5618
5619 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5620
5621 Arguments:
5622 """"""""""
5623
5624 This instruction requires several arguments:
5625
5626 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5627    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5628    be marked "tail" even if they do not occur before a
5629    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5630    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5631    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5632    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5633    automatic `sibling call
5634    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5635    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5636    when the following extra requirements are met:
5637
5638    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5639    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5640       uses value of call or is void).
5641    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5642       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5643    -  `Platform specific constraints are
5644       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5645
5646 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5647    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5648    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5649    calling convention of the call must match the calling convention of
5650    the target function, or else the behavior is undefined.
5651 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5652    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5653    are valid here.
5654 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5655    type of the return value. Functions that return no value are marked
5656    ``void``.
5657 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5658    being invoked. The argument types must match the types implied by
5659    this signature. This type can be omitted if the function is not
5660    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5661    function.
5662 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5663    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5664    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5665    to function value.
5666 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5667    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5668    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5669    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5670    extra arguments can be specified.
5671 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5672    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5673    attributes are valid here.
5674
5675 Semantics:
5676 """"""""""
5677
5678 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5679 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5680 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5681 flow continues with the instruction after the function call, and the
5682 return value of the function is bound to the result argument.
5683
5684 Example:
5685 """"""""
5686
5687 .. code-block:: llvm
5688
5689       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5690       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5691       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5692       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5693       call void %foo(i8 97 signext)
5694
5695       %struct.A = type { i32, i8 }
5696       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5697       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5698       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5699       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5700       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5701
5702 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5703 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5704 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5705 This is something we'd like to change in the future to provide better
5706 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5707
5708 .. _i_va_arg:
5709
5710 '``va_arg``' Instruction
5711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5712
5713 Syntax:
5714 """""""
5715
5716 ::
5717
5718       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5719
5720 Overview:
5721 """""""""
5722
5723 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5724 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5725 the ``va_arg`` macro in C.
5726
5727 Arguments:
5728 """"""""""
5729
5730 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5731 argument. It returns a value of the specified argument type and
5732 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5733 type of ``va_list`` is target specific.
5734
5735 Semantics:
5736 """"""""""
5737
5738 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
5739 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
5740 the next argument. For more information, see the variable argument
5741 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
5742
5743 It is legal for this instruction to be called in a function which does
5744 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
5745 function.
5746
5747 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
5748 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
5749
5750 Example:
5751 """"""""
5752
5753 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
5754
5755 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
5756 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
5757 types on any target.
5758
5759 .. _i_landingpad:
5760
5761 '``landingpad``' Instruction
5762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5763
5764 Syntax:
5765 """""""
5766
5767 ::
5768
5769       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
5770       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
5771
5772       <clause> := catch <type> <value>
5773       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
5774
5775 Overview:
5776 """""""""
5777
5778 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5779 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5780 is a landing pad — one where the exception lands, and corresponds to the
5781 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
5782 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
5783 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5784
5785 Arguments:
5786 """"""""""
5787
5788 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
5789 function associated with the unwinding mechanism. The optional
5790 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
5791
5792 A ``clause`` begins with the clause type — ``catch`` or ``filter`` — and
5793 contains the global variable representing the "type" that may be caught
5794 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
5795 clause takes an array constant as its argument. Use
5796 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
5797 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
5798 the ``cleanup`` flag.
5799
5800 Semantics:
5801 """"""""""
5802
5803 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
5804 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
5805 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
5806 calling conventions, how the personality function results are
5807 represented in LLVM IR is target specific.
5808
5809 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
5810 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
5811 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
5812 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5813 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
5814 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
5815 unwinding continues further up the call stack.
5816
5817 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
5818
5819 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
5820    of an '``invoke``' instruction.
5821 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
5822    first non-PHI instruction.
5823 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
5824    pad block.
5825 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
5826    '``landingpad``' instruction.
5827 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
5828    personality function.
5829
5830 Example:
5831 """"""""
5832
5833 .. code-block:: llvm
5834
5835       ;; A landing pad which can catch an integer.
5836       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5837                catch i8** @_ZTIi
5838       ;; A landing pad that is a cleanup.
5839       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5840                cleanup
5841       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
5842       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5843                catch i8** @_ZTIi
5844                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
5845
5846 .. _intrinsics:
5847
5848 Intrinsic Functions
5849 ===================
5850
5851 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
5852 have well known names and semantics and are required to follow certain
5853 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
5854 for the LLVM language that does not require changing all of the
5855 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
5856 reader/writer, the parser, etc...).
5857
5858 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
5859 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
5860 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
5861 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
5862 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
5863 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
5864 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
5865 are added that they be documented here.
5866
5867 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
5868 represents a family of functions that perform the same operation but on
5869 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
5870 different integer types, overloading is used commonly to allow an
5871 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
5872 argument types or the result type can be overloaded to accept any
5873 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
5874 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
5875 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
5876 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
5877 argument or the result.
5878
5879 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
5880 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
5881 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
5882 whose type is matched against another type do not. For example, the
5883 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
5884 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
5885 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
5886 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
5887 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
5888 type is matched against the return type, it does not require its own
5889 name suffix.
5890
5891 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
5892 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
5893
5894 .. _int_varargs:
5895
5896 Variable Argument Handling Intrinsics
5897 -------------------------------------
5898
5899 Variable argument support is defined in LLVM with the
5900 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
5901 functions. These functions are related to the similarly named macros
5902 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
5903
5904 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
5905 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
5906 does not define what this type is, so all transformations should be
5907 prepared to handle these functions regardless of the type used.
5908
5909 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
5910 variable argument handling intrinsic functions are used.
5911
5912 .. code-block:: llvm
5913
5914     define i32 @test(i32 %X, ...) {
5915       ; Initialize variable argument processing
5916       %ap = alloca i8*
5917       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
5918       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
5919
5920       ; Read a single integer argument
5921       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
5922
5923       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
5924       %aq = alloca i8*
5925       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
5926       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
5927       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
5928
5929       ; Stop processing of arguments.
5930       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
5931       ret i32 %tmp
5932     }
5933
5934     declare void @llvm.va_start(i8*)
5935     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
5936     declare void @llvm.va_end(i8*)
5937
5938 .. _int_va_start:
5939
5940 '``llvm.va_start``' Intrinsic
5941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5942
5943 Syntax:
5944 """""""
5945
5946 ::
5947
5948       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
5949
5950 Overview:
5951 """""""""
5952
5953 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
5954 subsequent use by ``va_arg``.
5955
5956 Arguments:
5957 """"""""""
5958
5959 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
5960
5961 Semantics:
5962 """"""""""
5963
5964 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
5965 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
5966 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
5967 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
5968 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
5969 to know the last argument of the function as the compiler can figure
5970 that out.
5971
5972 '``llvm.va_end``' Intrinsic
5973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5974
5975 Syntax:
5976 """""""
5977
5978 ::
5979
5980       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
5981
5982 Overview:
5983 """""""""
5984
5985 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
5986 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
5987
5988 Arguments:
5989 """"""""""
5990
5991 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
5992
5993 Semantics:
5994 """"""""""
5995
5996 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
5997 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
5998 element to which the argument points. Calls to
5999 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6000 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6001 ``llvm.va_end``.
6002
6003 .. _int_va_copy:
6004
6005 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6007
6008 Syntax:
6009 """""""
6010
6011 ::
6012
6013       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6014
6015 Overview:
6016 """""""""
6017
6018 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6019 from the source argument list to the destination argument list.
6020
6021 Arguments:
6022 """"""""""
6023
6024 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6025 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6026
6027 Semantics:
6028 """"""""""
6029
6030 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6031 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6032 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6033 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6034 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6035
6036 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6037 --------------------------------------
6038
6039 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6040 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6041 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6042 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6043 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6044 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6045 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6046 details, see `Accurate Garbage Collection with
6047 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6048
6049 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6050 address space (address space zero).
6051
6052 .. _int_gcroot:
6053
6054 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6056
6057 Syntax:
6058 """""""
6059
6060 ::
6061
6062       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6063
6064 Overview:
6065 """""""""
6066
6067 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6068 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6069
6070 Arguments:
6071 """"""""""
6072
6073 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6074 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6075 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6076 root.
6077
6078 Semantics:
6079 """"""""""
6080
6081 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6082 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6083 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6084 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6085 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6086
6087 .. _int_gcread:
6088
6089 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6091
6092 Syntax:
6093 """""""
6094
6095 ::
6096
6097       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6098
6099 Overview:
6100 """""""""
6101
6102 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6103 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6104 barriers.
6105
6106 Arguments:
6107 """"""""""
6108
6109 The second argument is the address to read from, which should be an
6110 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6111 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6112 runtime (otherwise null).
6113
6114 Semantics:
6115 """"""""""
6116
6117 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6118 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6119 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6120 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6121 algorithm <gc>`.
6122
6123 .. _int_gcwrite:
6124
6125 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6127
6128 Syntax:
6129 """""""
6130
6131 ::
6132
6133       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6134
6135 Overview:
6136 """""""""
6137
6138 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6139 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6140 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6141
6142 Arguments:
6143 """"""""""
6144
6145 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6146 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6147 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6148 object, Obj may be null.
6149
6150 Semantics:
6151 """"""""""
6152
6153 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6154 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6155 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6156 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6157 algorithm <gc>`.
6158
6159 Code Generator Intrinsics
6160 -------------------------
6161
6162 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6163 may only be implemented with code generator support.
6164
6165 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6166 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6167
6168 Syntax:
6169 """""""
6170
6171 ::
6172
6173       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6174
6175 Overview:
6176 """""""""
6177
6178 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6179 target-specific value indicating the return address of the current
6180 function or one of its callers.
6181
6182 Arguments:
6183 """"""""""
6184
6185 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6186 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6187 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6188 value.
6189
6190 Semantics:
6191 """"""""""
6192
6193 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6194 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6195 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6196 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6197 used for debugging purposes.
6198
6199 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6200 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6201 of the obvious source-language caller.
6202
6203 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6205
6206 Syntax:
6207 """""""
6208
6209 ::
6210
6211       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6212
6213 Overview:
6214 """""""""
6215
6216 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6217 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6218
6219 Arguments:
6220 """"""""""
6221
6222 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6223 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6224 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6225 value.
6226
6227 Semantics:
6228 """"""""""
6229
6230 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6231 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6232 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6233 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6234 used for debugging purposes.
6235
6236 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6237 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6238 of the obvious source-language caller.
6239
6240 .. _int_stacksave:
6241
6242 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6244
6245 Syntax:
6246 """""""
6247
6248 ::
6249
6250       declare i8* @llvm.stacksave()
6251
6252 Overview:
6253 """""""""
6254
6255 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6256 of the function stack, for use with
6257 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6258 implementing language features like scoped automatic variable sized
6259 arrays in C99.
6260
6261 Semantics:
6262 """"""""""
6263
6264 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6265 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6266 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6267 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6268 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6269 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6270 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6271
6272 .. _int_stackrestore:
6273
6274 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6276
6277 Syntax:
6278 """""""
6279
6280 ::
6281
6282       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6283
6284 Overview:
6285 """""""""
6286
6287 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6288 the function stack to the state it was in when the corresponding
6289 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6290 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6291 sized arrays in C99.
6292
6293 Semantics:
6294 """"""""""
6295
6296 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6297
6298 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6300
6301 Syntax:
6302 """""""
6303
6304 ::
6305
6306       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6307
6308 Overview:
6309 """""""""
6310
6311 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6312 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6313 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6314 its performance characteristics.
6315
6316 Arguments:
6317 """"""""""
6318
6319 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6320 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6321 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6322 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6323 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6324 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6325 arguments must be constant integers.
6326
6327 Semantics:
6328 """"""""""
6329
6330 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6331 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6332 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6333 the processor cache for better performance.
6334
6335 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6336 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6337
6338 Syntax:
6339 """""""
6340
6341 ::
6342
6343       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6344
6345 Overview:
6346 """""""""
6347
6348 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6349 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6350 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6351 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6352 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6353 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6354 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6355 allow correlations of simulation runs.
6356
6357 Arguments:
6358 """"""""""
6359
6360 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6361
6362 Semantics:
6363 """"""""""
6364
6365 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6366 that do not support this intrinsic may ignore it.
6367
6368 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6370
6371 Syntax:
6372 """""""
6373
6374 ::
6375
6376       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6377
6378 Overview:
6379 """""""""
6380
6381 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6382 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6383 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6384 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6385 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6386 timings.
6387
6388 Semantics:
6389 """"""""""
6390
6391 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6392 memory. Implementations are allowed to either return a application
6393 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6394 is lowered to a constant 0.
6395
6396 Standard C Library Intrinsics
6397 -----------------------------
6398
6399 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6400 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6401 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6402 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6403
6404 .. _int_memcpy:
6405
6406 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6408
6409 Syntax:
6410 """""""
6411
6412 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6413 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6414 support all bit widths however.
6415
6416 ::
6417
6418       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6419                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6420       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6421                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6422
6423 Overview:
6424 """""""""
6425
6426 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6427 source location to the destination location.
6428
6429 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6430 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6431 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6432
6433 Arguments:
6434 """"""""""
6435
6436 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6437 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6438 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6439 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6440 boolean indicating a volatile access.
6441
6442 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6443 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6444 are aligned to that boundary.
6445
6446 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6447 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6448 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6449
6450 Semantics:
6451 """"""""""
6452
6453 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6454 source location to the destination location, which are not allowed to
6455 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6456 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6457 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6458
6459 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6461
6462 Syntax:
6463 """""""
6464
6465 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6466 bit width and for different address space. Not all targets support all
6467 bit widths however.
6468
6469 ::
6470
6471       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6472                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6473       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6474                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6475
6476 Overview:
6477 """""""""
6478
6479 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6480 source location to the destination location. It is similar to the
6481 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6482 overlap.
6483
6484 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6485 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6486 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6487
6488 Arguments:
6489 """"""""""
6490
6491 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6492 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6493 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6494 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6495 boolean indicating a volatile access.
6496
6497 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6498 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6499 aligned to that boundary.
6500
6501 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6502 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6503 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6504
6505 Semantics:
6506 """"""""""
6507
6508 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6509 source location to the destination location, which may overlap. It
6510 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6511 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6512 otherwise it should be set to 0 or 1.
6513
6514 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6516
6517 Syntax:
6518 """""""
6519
6520 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6521 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6522 support all bit widths.
6523
6524 ::
6525
6526       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6527                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6528       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6529                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6530
6531 Overview:
6532 """""""""
6533
6534 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6535 particular byte value.
6536
6537 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6538 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6539 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6540
6541 Arguments:
6542 """"""""""
6543
6544 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6545 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6546 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6547 argument is the known alignment of the destination location.
6548
6549 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6550 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6551 that boundary.
6552
6553 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6554 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6555 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6556
6557 Semantics:
6558 """"""""""
6559
6560 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6561 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6562 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6563 it should be set to 0 or 1.
6564
6565 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6567
6568 Syntax:
6569 """""""
6570
6571 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6572 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6573 all types however.
6574
6575 ::
6576
6577       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6578       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6579       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6580       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6581       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6582
6583 Overview:
6584 """""""""
6585
6586 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6587 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6588 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6589 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6590 because there is no need to worry about errno being set).
6591 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6592
6593 Arguments:
6594 """"""""""
6595
6596 The argument and return value are floating point numbers of the same
6597 type.
6598
6599 Semantics:
6600 """"""""""
6601
6602 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6603 nonnegative floating point number.
6604
6605 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6607
6608 Syntax:
6609 """""""
6610
6611 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6612 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6613 all types however.
6614
6615 ::
6616
6617       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6618       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6619       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6620       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6621       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6622
6623 Overview:
6624 """""""""
6625
6626 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6627 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6628 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6629 used, the second argument remains a scalar integer value.
6630
6631 Arguments:
6632 """"""""""
6633
6634 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6635 raise to that power.
6636
6637 Semantics:
6638 """"""""""
6639
6640 This function returns the first value raised to the second power with an
6641 unspecified sequence of rounding operations.
6642
6643 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6645
6646 Syntax:
6647 """""""
6648
6649 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6650 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6651 all types however.
6652
6653 ::
6654
6655       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6656       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6657       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6658       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6659       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6660
6661 Overview:
6662 """""""""
6663
6664 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6665
6666 Arguments:
6667 """"""""""
6668
6669 The argument and return value are floating point numbers of the same
6670 type.
6671
6672 Semantics:
6673 """"""""""
6674
6675 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6676 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6677 conditions in the same way.
6678
6679 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6681
6682 Syntax:
6683 """""""
6684
6685 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6686 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6687 all types however.
6688
6689 ::
6690
6691       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6692       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6693       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6694       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6695       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6696
6697 Overview:
6698 """""""""
6699
6700 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6701
6702 Arguments:
6703 """"""""""
6704
6705 The argument and return value are floating point numbers of the same
6706 type.
6707
6708 Semantics:
6709 """"""""""
6710
6711 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6712 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6713 conditions in the same way.
6714
6715 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6717
6718 Syntax:
6719 """""""
6720
6721 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6722 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6723 all types however.
6724
6725 ::
6726
6727       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6728       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6729       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6730       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6731       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6732
6733 Overview:
6734 """""""""
6735
6736 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6737 specified (positive or negative) power.
6738
6739 Arguments:
6740 """"""""""
6741
6742 The second argument is a floating point power, and the first is a value
6743 to raise to that power.
6744
6745 Semantics:
6746 """"""""""
6747
6748 This function returns the first value raised to the second power,
6749 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
6750 handles error conditions in the same way.
6751
6752 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
6753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6754
6755 Syntax:
6756 """""""
6757
6758 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
6759 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6760 all types however.
6761
6762 ::
6763
6764       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
6765       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
6766       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
6767       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
6768       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6769
6770 Overview:
6771 """""""""
6772
6773 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
6774
6775 Arguments:
6776 """"""""""
6777
6778 The argument and return value are floating point numbers of the same
6779 type.
6780
6781 Semantics:
6782 """"""""""
6783
6784 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
6785 would, and handles error conditions in the same way.
6786
6787 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
6788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6789
6790 Syntax:
6791 """""""
6792
6793 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
6794 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6795 all types however.
6796
6797 ::
6798
6799       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
6800       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
6801       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
6802       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
6803       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6804
6805 Overview:
6806 """""""""
6807
6808 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
6809
6810 Arguments:
6811 """"""""""
6812
6813 The argument and return value are floating point numbers of the same
6814 type.
6815
6816 Semantics:
6817 """"""""""
6818
6819 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
6820 would, and handles error conditions in the same way.
6821
6822 '``llvm.log.*``' Intrinsic
6823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6824
6825 Syntax:
6826 """""""
6827
6828 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
6829 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6830 all types however.
6831
6832 ::
6833
6834       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
6835       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
6836       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
6837       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
6838       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6839
6840 Overview:
6841 """""""""
6842
6843 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
6844
6845 Arguments:
6846 """"""""""
6847
6848 The argument and return value are floating point numbers of the same
6849 type.
6850
6851 Semantics:
6852 """"""""""
6853
6854 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
6855 would, and handles error conditions in the same way.
6856
6857 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
6858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6859
6860 Syntax:
6861 """""""
6862
6863 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
6864 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6865 all types however.
6866
6867 ::
6868
6869       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
6870       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
6871       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
6872       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
6873       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6874
6875 Overview:
6876 """""""""
6877
6878 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
6879
6880 Arguments:
6881 """"""""""
6882
6883 The argument and return value are floating point numbers of the same
6884 type.
6885
6886 Semantics:
6887 """"""""""
6888
6889 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
6890 would, and handles error conditions in the same way.
6891
6892 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
6893 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6894
6895 Syntax:
6896 """""""
6897
6898 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
6899 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6900 all types however.
6901
6902 ::
6903
6904       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
6905       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
6906       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
6907       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
6908       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6909
6910 Overview:
6911 """""""""
6912
6913 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
6914
6915 Arguments:
6916 """"""""""
6917
6918 The argument and return value are floating point numbers of the same
6919 type.
6920
6921 Semantics:
6922 """"""""""
6923
6924 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
6925 would, and handles error conditions in the same way.
6926
6927 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
6928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6929
6930 Syntax:
6931 """""""
6932
6933 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
6934 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6935 all types however.
6936
6937 ::
6938
6939       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
6940       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
6941       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
6942       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
6943       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
6944
6945 Overview:
6946 """""""""
6947
6948 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
6949 operation.
6950
6951 Arguments:
6952 """"""""""
6953
6954 The argument and return value are floating point numbers of the same
6955 type.
6956
6957 Semantics:
6958 """"""""""
6959
6960 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
6961 would.
6962
6963 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
6964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6965
6966 Syntax:
6967 """""""
6968
6969 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
6970 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6971 all types however.
6972
6973 ::
6974
6975       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
6976       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
6977       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
6978       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
6979       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6980
6981 Overview:
6982 """""""""
6983
6984 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
6985 operand.
6986
6987 Arguments:
6988 """"""""""
6989
6990 The argument and return value are floating point numbers of the same
6991 type.
6992
6993 Semantics:
6994 """"""""""
6995
6996 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
6997 would, and handles error conditions in the same way.
6998
6999 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7001
7002 Syntax:
7003 """""""
7004
7005 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7006 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7007 all types however.
7008
7009 ::
7010
7011       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7012       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7013       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7014       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7015       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7016
7017 Overview:
7018 """""""""
7019
7020 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7021
7022 Arguments:
7023 """"""""""
7024
7025 The argument and return value are floating point numbers of the same
7026 type.
7027
7028 Semantics:
7029 """"""""""
7030
7031 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7032 would, and handles error conditions in the same way.
7033
7034 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7036
7037 Syntax:
7038 """""""
7039
7040 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7041 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7042 all types however.
7043
7044 ::
7045
7046       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7047       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7048       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7049       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7050       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7051
7052 Overview:
7053 """""""""
7054
7055 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7056
7057 Arguments:
7058 """"""""""
7059
7060 The argument and return value are floating point numbers of the same
7061 type.
7062
7063 Semantics:
7064 """"""""""
7065
7066 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7067 would, and handles error conditions in the same way.
7068
7069 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7071
7072 Syntax:
7073 """""""
7074
7075 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7076 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7077 all types however.
7078
7079 ::
7080
7081       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7082       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7083       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7084       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7085       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7086
7087 Overview:
7088 """""""""
7089
7090 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7091 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7092
7093 Arguments:
7094 """"""""""
7095
7096 The argument and return value are floating point numbers of the same
7097 type.
7098
7099 Semantics:
7100 """"""""""
7101
7102 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7103 would, and handles error conditions in the same way.
7104
7105 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7106 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7107
7108 Syntax:
7109 """""""
7110
7111 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7112 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7113 all types however.
7114
7115 ::
7116
7117       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7118       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7119       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7120       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7121       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7122
7123 Overview:
7124 """""""""
7125
7126 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7127 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7128 operand isn't an integer.
7129
7130 Arguments:
7131 """"""""""
7132
7133 The argument and return value are floating point numbers of the same
7134 type.
7135
7136 Semantics:
7137 """"""""""
7138
7139 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7140 would, and handles error conditions in the same way.
7141
7142 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7144
7145 Syntax:
7146 """""""
7147
7148 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7149 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7150 all types however.
7151
7152 ::
7153
7154       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7155       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7156       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7157       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7158       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7159
7160 Overview:
7161 """""""""
7162
7163 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7164 nearest integer.
7165
7166 Arguments:
7167 """"""""""
7168
7169 The argument and return value are floating point numbers of the same
7170 type.
7171
7172 Semantics:
7173 """"""""""
7174
7175 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7176 functions would, and handles error conditions in the same way.
7177
7178 Bit Manipulation Intrinsics
7179 ---------------------------
7180
7181 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7182 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7183
7184 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7186
7187 Syntax:
7188 """""""
7189
7190 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7191 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7192
7193 ::
7194
7195       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7196       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7197       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7198
7199 Overview:
7200 """""""""
7201
7202 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7203 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7204 These are useful for performing operations on data that is not in the
7205 target's native byte order.
7206
7207 Semantics:
7208 """"""""""
7209
7210 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7211 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7212 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7213 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7214 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7215 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7216 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7217 respectively).
7218
7219 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7221
7222 Syntax:
7223 """""""
7224
7225 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7226 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7227 support all bit widths or vector types, however.
7228
7229 ::
7230
7231       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7232       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7233       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7234       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7235       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7236       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7237
7238 Overview:
7239 """""""""
7240
7241 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7242 in a value.
7243
7244 Arguments:
7245 """"""""""
7246
7247 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7248 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7249 match the argument type.
7250
7251 Semantics:
7252 """"""""""
7253
7254 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7255 each element of a vector.
7256
7257 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7259
7260 Syntax:
7261 """""""
7262
7263 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7264 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7265 targets support all bit widths or vector types, however.
7266
7267 ::
7268
7269       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7270       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7271       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7272       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7273       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7274       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7275
7276 Overview:
7277 """""""""
7278
7279 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7280 leading zeros in a variable.
7281
7282 Arguments:
7283 """"""""""
7284
7285 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7286 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7287 type must match the first argument type.
7288
7289 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7290 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7291 defined result. Historically some architectures did not provide a
7292 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7293 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7294
7295 Semantics:
7296 """"""""""
7297
7298 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7299 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7300 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7301 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7302 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7303
7304 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7306
7307 Syntax:
7308 """""""
7309
7310 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7311 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7312 support all bit widths or vector types, however.
7313
7314 ::
7315
7316       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7317       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7318       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7319       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7320       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7321       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7322
7323 Overview:
7324 """""""""
7325
7326 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7327 trailing zeros.
7328
7329 Arguments:
7330 """"""""""
7331
7332 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7333 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7334 type must match the first argument type.
7335
7336 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7337 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7338 defined result. Historically some architectures did not provide a
7339 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7340 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7341
7342 Semantics:
7343 """"""""""
7344
7345 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7346 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7347 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7348 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7349 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7350
7351 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7352 -----------------------------------
7353
7354 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7355
7356 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7358
7359 Syntax:
7360 """""""
7361
7362 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7363 on any integer bit width.
7364
7365 ::
7366
7367       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7368       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7369       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7370
7371 Overview:
7372 """""""""
7373
7374 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7375 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7376 occurred during the signed summation.
7377
7378 Arguments:
7379 """"""""""
7380
7381 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7382 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7383 bit width. The second element of the result structure must be of type
7384 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7385 addition.
7386
7387 Semantics:
7388 """"""""""
7389
7390 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7391 a signed addition of the two variables. They return a structure — the
7392 first element of which is the signed summation, and the second element
7393 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7394 overflow.
7395
7396 Examples:
7397 """""""""
7398
7399 .. code-block:: llvm
7400
7401       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7402       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7403       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7404       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7405
7406 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7408
7409 Syntax:
7410 """""""
7411
7412 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7413 on any integer bit width.
7414
7415 ::
7416
7417       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7418       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7419       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7420
7421 Overview:
7422 """""""""
7423
7424 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7425 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7426 occurred during the unsigned summation.
7427
7428 Arguments:
7429 """"""""""
7430
7431 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7432 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7433 bit width. The second element of the result structure must be of type
7434 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7435 addition.
7436
7437 Semantics:
7438 """"""""""
7439
7440 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7441 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure — the
7442 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7443 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7444
7445 Examples:
7446 """""""""
7447
7448 .. code-block:: llvm
7449
7450       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7451       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7452       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7453       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7454
7455 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7457
7458 Syntax:
7459 """""""
7460
7461 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7462 on any integer bit width.
7463
7464 ::
7465
7466       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7467       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7468       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7469
7470 Overview:
7471 """""""""
7472
7473 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7474 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7475 overflow occurred during the signed subtraction.
7476
7477 Arguments:
7478 """"""""""
7479
7480 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7481 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7482 bit width. The second element of the result structure must be of type
7483 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7484 subtraction.
7485
7486 Semantics:
7487 """"""""""
7488
7489 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7490 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure — the
7491 first element of which is the subtraction, and the second element of
7492 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7493 overflow.
7494
7495 Examples:
7496 """""""""
7497
7498 .. code-block:: llvm
7499
7500       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7501       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7502       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7503       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7504
7505 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7507
7508 Syntax:
7509 """""""
7510
7511 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7512 on any integer bit width.
7513
7514 ::
7515
7516       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7517       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7518       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7519
7520 Overview:
7521 """""""""
7522
7523 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7524 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7525 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7526
7527 Arguments:
7528 """"""""""
7529
7530 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7531 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7532 bit width. The second element of the result structure must be of type
7533 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7534 subtraction.
7535
7536 Semantics:
7537 """"""""""
7538
7539 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7540 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure —
7541 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7542 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7543 overflow.
7544
7545 Examples:
7546 """""""""
7547
7548 .. code-block:: llvm
7549
7550       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7551       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7552       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7553       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7554
7555 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7557
7558 Syntax:
7559 """""""
7560
7561 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7562 on any integer bit width.
7563
7564 ::
7565
7566       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7567       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7568       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7569
7570 Overview:
7571 """""""""
7572
7573 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7574 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7575 overflow occurred during the signed multiplication.
7576
7577 Arguments:
7578 """"""""""
7579
7580 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7581 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7582 bit width. The second element of the result structure must be of type
7583 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7584 multiplication.
7585
7586 Semantics:
7587 """"""""""
7588
7589 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7590 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure —
7591 the first element of which is the multiplication, and the second element
7592 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7593 overflow.
7594
7595 Examples:
7596 """""""""
7597
7598 .. code-block:: llvm
7599
7600       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7601       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7602       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7603       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7604
7605 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7607
7608 Syntax:
7609 """""""
7610
7611 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7612 on any integer bit width.
7613
7614 ::
7615
7616       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7617       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7618       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7619
7620 Overview:
7621 """""""""
7622
7623 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7624 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7625 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7626
7627 Arguments:
7628 """"""""""
7629
7630 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7631 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7632 bit width. The second element of the result structure must be of type
7633 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7634 multiplication.
7635
7636 Semantics:
7637 """"""""""
7638
7639 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7640 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure
7641 — the first element of which is the multiplication, and the second
7642 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7643 resulted in an overflow.
7644
7645 Examples:
7646 """""""""
7647
7648 .. code-block:: llvm
7649
7650       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7651       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7652       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7653       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7654
7655 Specialised Arithmetic Intrinsics
7656 ---------------------------------
7657
7658 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7660
7661 Syntax:
7662 """""""
7663
7664 ::
7665
7666       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7667       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7668
7669 Overview:
7670 """""""""
7671
7672 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7673 expressions that can be fused if the code generator determines that the
7674 fused expression would be legal and efficient.
7675
7676 Arguments:
7677 """"""""""
7678
7679 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7680 multiplicands, a and b, and an addend c.
7681
7682 Semantics:
7683 """"""""""
7684
7685 The expression:
7686
7687 ::
7688
7689       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7690
7691 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7692 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7693 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7694 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7695 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7696
7697 Examples:
7698 """""""""
7699
7700 .. code-block:: llvm
7701
7702       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7703
7704 Half Precision Floating Point Intrinsics
7705 ----------------------------------------
7706
7707 For most target platforms, half precision floating point is a
7708 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7709 but does not support computation in the format.
7710
7711 This means that code must first load the half-precision floating point
7712 value as an i16, then convert it to float with
7713 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7714 then be performed on the float value (including extending to double
7715 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7716 if needed, then converted to i16 with
7717 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7718 i16 value.
7719
7720 .. _int_convert_to_fp16:
7721
7722 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7724
7725 Syntax:
7726 """""""
7727
7728 ::
7729
7730       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7731
7732 Overview:
7733 """""""""
7734
7735 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7736 from single precision floating point format to half precision floating
7737 point format.
7738
7739 Arguments:
7740 """"""""""
7741
7742 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7743 converted.
7744
7745 Semantics:
7746 """"""""""
7747
7748 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7749 from single precision floating point format to half precision floating
7750 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
7751 converted number.
7752
7753 Examples:
7754 """""""""
7755
7756 .. code-block:: llvm
7757
7758       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7759       store i16 %res, i16* @x, align 2
7760
7761 .. _int_convert_from_fp16:
7762
7763 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
7764 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7765
7766 Syntax:
7767 """""""
7768
7769 ::
7770
7771       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7772
7773 Overview:
7774 """""""""
7775
7776 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7777 conversion from half precision floating point format to single precision
7778 floating point format.
7779
7780 Arguments:
7781 """"""""""
7782
7783 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7784 converted.
7785
7786 Semantics:
7787 """"""""""
7788
7789 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7790 conversion from half single precision floating point format to single
7791 precision floating point format. The input half-float value is
7792 represented by an ``i16`` value.
7793
7794 Examples:
7795 """""""""
7796
7797 .. code-block:: llvm
7798
7799       %a = load i16* @x, align 2
7800       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7801
7802 Debugger Intrinsics
7803 -------------------
7804
7805 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
7806 prefix), are described in the `LLVM Source Level
7807 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
7808 document.
7809
7810 Exception Handling Intrinsics
7811 -----------------------------
7812
7813 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
7814 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
7815 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
7816
7817 .. _int_trampoline:
7818
7819 Trampoline Intrinsics
7820 ---------------------
7821
7822 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
7823 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
7824 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
7825 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
7826 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
7827 stack, which also contains code to splice the nest value into the
7828 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
7829 extension.
7830
7831 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
7832 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
7833 It can be created as follows:
7834
7835 .. code-block:: llvm
7836
7837       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
7838       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
7839       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
7840       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
7841       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
7842
7843 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
7844 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
7845
7846 .. _int_it:
7847
7848 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
7849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7850
7851 Syntax:
7852 """""""
7853
7854 ::
7855
7856       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
7857
7858 Overview:
7859 """""""""
7860
7861 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
7862 turning it into a trampoline.
7863
7864 Arguments:
7865 """"""""""
7866
7867 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
7868 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
7869 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
7870 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
7871 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
7872 front-end that generates this intrinsic needs to have some
7873 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
7874 bitcast to an ``i8*``.
7875
7876 Semantics:
7877 """"""""""
7878
7879 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
7880 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
7881 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
7882 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
7883 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
7884 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
7885 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
7886 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
7887 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
7888 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
7889 modified, then the effect of any later call to the returned function
7890 pointer is undefined.
7891
7892 .. _int_at:
7893
7894 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
7895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7896
7897 Syntax:
7898 """""""
7899
7900 ::
7901
7902       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
7903
7904 Overview:
7905 """""""""
7906
7907 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
7908 a trampoline (passed as ``tramp``).
7909
7910 Arguments:
7911 """"""""""
7912
7913 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
7914 code filled in by a previous call to
7915 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
7916
7917 Semantics:
7918 """"""""""
7919
7920 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
7921 different to the address where the trampoline is actually stored. This
7922 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
7923 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
7924 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
7925
7926 Memory Use Markers
7927 ------------------
7928
7929 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
7930 memory objects and ranges where variables are immutable.
7931
7932 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
7933 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7934
7935 Syntax:
7936 """""""
7937
7938 ::
7939
7940       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7941
7942 Overview:
7943 """""""""
7944
7945 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
7946 object's lifetime.
7947
7948 Arguments:
7949 """"""""""
7950
7951 The first argument is a constant integer representing the size of the
7952 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
7953 to the object.
7954
7955 Semantics:
7956 """"""""""
7957
7958 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
7959 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
7960 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
7961 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
7962
7963 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
7964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7965
7966 Syntax:
7967 """""""
7968
7969 ::
7970
7971       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7972
7973 Overview:
7974 """""""""
7975
7976 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
7977 object's lifetime.
7978
7979 Arguments:
7980 """"""""""
7981
7982 The first argument is a constant integer representing the size of the
7983 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
7984 to the object.
7985
7986 Semantics:
7987 """"""""""
7988
7989 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
7990 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
7991 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
7992 object following this intrinsic may be removed as dead.
7993
7994 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
7995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7996
7997 Syntax:
7998 """""""
7999
8000 ::
8001
8002       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8003
8004 Overview:
8005 """""""""
8006
8007 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8008 a memory object will not change.
8009
8010 Arguments:
8011 """"""""""
8012
8013 The first argument is a constant integer representing the size of the
8014 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8015 to the object.
8016
8017 Semantics:
8018 """"""""""
8019
8020 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8021 the return value, the referenced memory location is constant and
8022 unchanging.
8023
8024 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8026
8027 Syntax:
8028 """""""
8029
8030 ::
8031
8032       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8033
8034 Overview:
8035 """""""""
8036
8037 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8038 memory object are mutable.
8039
8040 Arguments:
8041 """"""""""
8042
8043 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8044 The second argument is a constant integer representing the size of the
8045 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8046 pointer to the object.
8047
8048 Semantics:
8049 """"""""""
8050
8051 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8052
8053 General Intrinsics
8054 ------------------
8055
8056 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8057 purpose.
8058
8059 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8061
8062 Syntax:
8063 """""""
8064
8065 ::
8066
8067       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8068
8069 Overview:
8070 """""""""
8071
8072 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8073
8074 Arguments:
8075 """"""""""
8076
8077 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8078 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8079 source file name, and the last argument is the line number.
8080
8081 Semantics:
8082 """"""""""
8083
8084 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8085 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8086 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8087 ignored by code generation and optimization.
8088
8089 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8091
8092 Syntax:
8093 """""""
8094
8095 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8096 any integer bit width.
8097
8098 ::
8099
8100       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8101       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8102       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8103       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8104       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8105
8106 Overview:
8107 """""""""
8108
8109 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8110
8111 Arguments:
8112 """"""""""
8113
8114 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8115 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8116 global string which is the source file name, and the last argument is
8117 the line number. It returns the value of the first argument.
8118
8119 Semantics:
8120 """"""""""
8121
8122 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8123 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8124 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8125 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8126
8127 '``llvm.trap``' Intrinsic
8128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8129
8130 Syntax:
8131 """""""
8132
8133 ::
8134
8135       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8136
8137 Overview:
8138 """""""""
8139
8140 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8141
8142 Arguments:
8143 """"""""""
8144
8145 None.
8146
8147 Semantics:
8148 """"""""""
8149
8150 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8151 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8152 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8153
8154 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8156
8157 Syntax:
8158 """""""
8159
8160 ::
8161
8162       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8163
8164 Overview:
8165 """""""""
8166
8167 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8168
8169 Arguments:
8170 """"""""""
8171
8172 None.
8173
8174 Semantics:
8175 """"""""""
8176
8177 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8178 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8179 debugger.
8180
8181 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8183
8184 Syntax:
8185 """""""
8186
8187 ::
8188
8189       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8190
8191 Overview:
8192 """""""""
8193
8194 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8195 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8196 is placed on the stack before local variables.
8197
8198 Arguments:
8199 """"""""""
8200
8201 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8202 The first argument is the value loaded from the stack guard
8203 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8204 enough space to hold the value of the guard.
8205
8206 Semantics:
8207 """"""""""
8208
8209 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8210 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8211 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8212 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8213 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8214 they are different, then the program aborts by calling the
8215 ``__stack_chk_fail()`` function.
8216
8217 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8219
8220 Syntax:
8221 """""""
8222
8223 ::
8224
8225       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8226       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8227
8228 Overview:
8229 """""""""
8230
8231 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8232 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8233 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8234 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8235 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8236 other object.
8237
8238 Arguments:
8239 """"""""""
8240
8241 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8242 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8243 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8244 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8245 only accepts constants.
8246
8247 Semantics:
8248 """"""""""
8249
8250 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8251 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8252 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8253 on the ``min`` argument).
8254
8255 '``llvm.expect``' Intrinsic
8256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8257
8258 Syntax:
8259 """""""
8260
8261 ::
8262
8263       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8264       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8265
8266 Overview:
8267 """""""""
8268
8269 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8270 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8271
8272 Arguments:
8273 """"""""""
8274
8275 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8276 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8277 constant value, variables are not allowed.
8278
8279 Semantics:
8280 """"""""""
8281
8282 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8283
8284 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8286
8287 Syntax:
8288 """""""
8289
8290 ::
8291
8292       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8293
8294 Overview:
8295 """""""""
8296
8297 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8298 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8299
8300 Arguments:
8301 """"""""""
8302
8303 None.
8304
8305 Semantics:
8306 """"""""""
8307
8308 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8309 by codegen.