X86: Use enums for memory operand decoding instead of integer literals.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``internal``
201     Similar to private, but the value shows as a local symbol
202     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
203     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
204 ``available_externally``
205     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
206     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
207     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
208     of the definition of the global, which is known to be somewhere
209     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
210     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
211     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
212     not declarations.
213 ``linkonce``
214     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
215     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
216     some forms of inline functions, templates, or other code which must
217     be generated in each translation unit that uses it, but where the
218     body may be overridden with a more definitive definition later.
219     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
220     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
221     inline the body of this function into callers because it doesn't
222     know if this definition of the function is the definitive definition
223     within the program or whether it will be overridden by a stronger
224     definition. To enable inlining and other optimizations, use
225     "``linkonce_odr``" linkage.
226 ``weak``
227     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
228     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
229     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
230     in C source code.
231 ``common``
232     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
233     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
234     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
235     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
236     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
237     must have a zero initializer, and may not be marked
238     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
239     common linkage.
240
241 .. _linkage_appending:
242
243 ``appending``
244     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
245     pointer to array type. When two global variables with appending
246     linkage are linked together, the two global arrays are appended
247     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
248     system linker append together "sections" with identical names when
249     .o files are linked.
250 ``extern_weak``
251     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
252     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
253     instead of being an undefined reference.
254 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
255     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
256     functions with different semantics. Other languages, such as
257     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
258     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
259     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
260     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
261     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
262 ``external``
263     If none of the above identifiers are used, the global is externally
264     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
265     resolve external symbol references.
266
267 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
268 other than ``external`` or ``extern_weak``.
269
270 .. _callingconv:
271
272 Calling Conventions
273 -------------------
274
275 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
276 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
277 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
278 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
279 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
280 added in the future:
281
282 "``ccc``" - The C calling convention
283     This calling convention (the default if no other calling convention
284     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
285     convention supports varargs function calls and tolerates some
286     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
287     the function (as does normal C).
288 "``fastcc``" - The fast calling convention
289     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
290     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
291     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
292     code for the target, without having to conform to an externally
293     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
294     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
295     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
296     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
297     match the prototype of the function definition.
298 "``coldcc``" - The cold calling convention
299     This calling convention attempts to make code in the caller as
300     efficient as possible under the assumption that the call is not
301     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
302     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
303     This calling convention does not support varargs and requires the
304     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
305     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
306     calls for inlining.
307 "``cc 10``" - GHC convention
308     This calling convention has been implemented specifically for use by
309     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
310     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
311     by disabling callee save registers. This calling convention should
312     not be used lightly but only for specific situations such as an
313     alternative to the *register pinning* performance technique often
314     used when implementing functional programming languages. At the
315     moment only X86 supports this convention and it has the following
316     limitations:
317
318     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
319        floating point types are supported.
320     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
321        floating point parameters.
322
323     This calling convention supports `tail call
324     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
325     caller and callee are using it.
326 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
327     This calling convention has been implemented specifically for use by
328     the `High-Performance Erlang
329     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
330     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
331     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
332     registers for argument passing than the ordinary C calling
333     convention and defines no callee-saved registers. The calling
334     convention properly supports `tail call
335     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
336     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
337     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
338     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
339     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
340     bit).
341 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
342     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
343     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
344     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
345     platform's customary return register.
346 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
347     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
348     sequence in place of a call site. This convention forces the call
349     arguments into registers but allows them to be dynamcially
350     allocated. This can currently only be used with calls to
351     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
352     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
353 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
354     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
355     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
356     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
357     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
358     burden of saving and recovering a large register set before and after the
359     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
360     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
361     apply for values returned in callee-saved registers.
362
363     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
364       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
365       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
366
367     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
368     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
369     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
370     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
371     registers, which haven't already been saved by the caller. The
372     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
373     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
374     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
375     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
376     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
377     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
378
379     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
380     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
381     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
382     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
383     by other runtimes in the future too. The current implementation only
384     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
385     future.
386 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
387     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
388     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
389     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
390     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
391     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
392     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
393     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
394     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
395     returned in callee-saved registers.
396
397     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
398       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
399       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
400
401     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
402     that don't need to call out to any other functions.
403
404     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
405     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
406     experimental at this time.
407 "``cc <n>``" - Numbered convention
408     Any calling convention may be specified by number, allowing
409     target-specific calling conventions to be used. Target specific
410     calling conventions start at 64.
411
412 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
413 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
414 convention.
415
416 .. _visibilitystyles:
417
418 Visibility Styles
419 -----------------
420
421 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
422 styles:
423
424 "``default``" - Default style
425     On targets that use the ELF object file format, default visibility
426     means that the declaration is visible to other modules and, in
427     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
428     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
429     to other modules. Default visibility corresponds to "external
430     linkage" in the language.
431 "``hidden``" - Hidden style
432     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
433     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
434     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
435     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
436     library) can reference it directly.
437 "``protected``" - Protected style
438     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
439     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
440     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
441     cannot be overridden by another module.
442
443 .. _namedtypes:
444
445 DLL Storage Classes
446 -------------------
447
448 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
449 DLL storage class:
450
451 ``dllimport``
452     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
453     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
454     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
455     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
456 ``dllexport``
457     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
458     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
459     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
460     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
461     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
462     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
463
464 Structure Types
465 ---------------
466
467 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
468 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
469 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
470 to forward declare a type which is not yet available.
471
472 An example of a identified structure specification is:
473
474 .. code-block:: llvm
475
476     %mytype = type { %mytype*, i32 }
477
478 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
479 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
480
481 .. _globalvars:
482
483 Global Variables
484 ----------------
485
486 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
487 instead of run-time.
488
489 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
490 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
491
492 Global variables in other translation units can also be declared, in which
493 case they don't have an initializer.
494
495 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
496 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
497 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
498 TLS model may be specified:
499
500 ``localdynamic``
501     For variables that are only used within the current shared library.
502 ``initialexec``
503     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
504 ``localexec``
505     For variables defined in the executable and only used within it.
506
507 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
508 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
509 more information on under which circumstances the different models may
510 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
511 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
512
513 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
514 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
515 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
516 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
517 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
518 variable.
519
520 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
521 constant, even if the final definition of the global is not. This
522 capability can be used to enable slightly better optimization of the
523 program, but requires the language definition to guarantee that
524 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
525 units that do not include the definition.
526
527 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
528 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
529 always define a pointer to their "content" type because they describe a
530 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
531 pointers.
532
533 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
534 that the address is not significant, only the content. Constants marked
535 like this can be merged with other constants if they have the same
536 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
537 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
538 whose address is significant.
539
540 A global variable may be declared to reside in a target-specific
541 numbered address space. For targets that support them, address spaces
542 may affect how optimizations are performed and/or what target
543 instructions are used to access the variable. The default address space
544 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
545
546 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
547 target supports it, it will emit globals to the section specified.
548
549 By default, global initializers are optimized by assuming that global
550 variables defined within the module are not modified from their
551 initial values before the start of the global initializer.  This is
552 true even for variables potentially accessible from outside the
553 module, including those with external linkage or appearing in
554 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
555 by marking the variable with ``externally_initialized``.
556
557 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
558 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
559 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
560 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
561 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
562 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
563 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
564 assume that the globals are densely packed in their section and try to
565 iterate over them as an array, alignment padding would break this
566 iteration.
567
568 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
569
570 Syntax::
571
572     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
573                          [AddrSpace] [unnamed_addr] [ExternallyInitialized]
574                          <global | constant> <Type>
575                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
576
577 For example, the following defines a global in a numbered address space
578 with an initializer, section, and alignment:
579
580 .. code-block:: llvm
581
582     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
583
584 The following example just declares a global variable
585
586 .. code-block:: llvm
587
588    @G = external global i32
589
590 The following example defines a thread-local global with the
591 ``initialexec`` TLS model:
592
593 .. code-block:: llvm
594
595     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
596
597 .. _functionstructure:
598
599 Functions
600 ---------
601
602 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
603 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
604 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
605 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
606 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
607 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
608 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
609 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
610 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
611 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
612 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
613
614 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
615 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
616 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
617 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
618 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
619 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
620 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
621 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
622
623 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
624 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
625 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
626 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
627 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
628 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
629 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
630 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
631 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
632
633 The first basic block in a function is special in two ways: it is
634 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
635 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
636 the entry block of a function). Because the block can have no
637 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
638
639 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
640 target supports it, it will emit functions to the section specified.
641
642 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
643 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
644 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
645 is specified, the function is forced to have at least that much
646 alignment. All alignments must be a power of 2.
647
648 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
649 be significant and two identical functions can be merged.
650
651 Syntax::
652
653     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
654            [cconv] [ret attrs]
655            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
656            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [align N]
657            [gc] [prefix Constant] { ... }
658
659 .. _langref_aliases:
660
661 Aliases
662 -------
663
664 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
665 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
666 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
667 :ref:`visibility style <visibility>`, and an optional :ref:`DLL storage class
668 <dllstorageclass>`.
669
670 Syntax::
671
672     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
673
674 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
675 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
676 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
677 alias.
678
679 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
680 the aliasee.
681
682 The aliasee must be a definition.
683
684 .. _namedmetadatastructure:
685
686 Named Metadata
687 --------------
688
689 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
690 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
691 operands for a named metadata.
692
693 Syntax::
694
695     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
696     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
697     !1 = metadata !{metadata !"one"}
698     !2 = metadata !{metadata !"two"}
699     ; A named metadata.
700     !name = !{!0, !1, !2}
701
702 .. _paramattrs:
703
704 Parameter Attributes
705 --------------------
706
707 The return type and each parameter of a function type may have a set of
708 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
709 used to communicate additional information about the result or
710 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
711 of the function, not of the function type, so functions with different
712 parameter attributes can have the same function type.
713
714 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
715 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
716 For example:
717
718 .. code-block:: llvm
719
720     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
721     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
722     declare signext i8 @returns_signed_char()
723
724 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
725 ``readonly``) come immediately after the argument list.
726
727 Currently, only the following parameter attributes are defined:
728
729 ``zeroext``
730     This indicates to the code generator that the parameter or return
731     value should be zero-extended to the extent required by the target's
732     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
733     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
734 ``signext``
735     This indicates to the code generator that the parameter or return
736     value should be sign-extended to the extent required by the target's
737     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
738     the callee (for a return value).
739 ``inreg``
740     This indicates that this parameter or return value should be treated
741     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
742     a function call or return (usually, by putting it in a register as
743     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
744     two different kinds of registers). Use of this attribute is
745     target-specific.
746 ``byval``
747     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
748     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
749     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
750     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
751     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
752     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
753     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
754     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
755     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
756     values.
757
758     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
759     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
760     form and the known alignment of the pointer specified to the call
761     site. If the alignment is not specified, then the code generator
762     makes a target-specific assumption.
763
764 .. _attr_inalloca:
765
766 ``inalloca``
767
768 .. Warning:: This feature is unstable and not fully implemented.
769
770     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
771     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
772     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
773     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
774     inalloca keyword.  Only the past argument may have the ``inalloca``
775     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
776
777     An argument allocation may be used by a call at most once because
778     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
779     used in conjunction with other attributes that affect argument
780     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
781     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
782     large aggregate return values, which means that frontend authors
783     must lower them with ``sret`` pointers.
784
785     When the call site is reached, the argument allocation must have
786     been the most recent stack allocation that is still live, or the
787     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
788     space after an argument allocation and before its call site, but it
789     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
790     <int_stackrestore>`.
791
792     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
793     attribute.
794
795 ``sret``
796     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
797     structure that is the return value of the function in the source
798     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
799     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
800     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
801     the first parameter. This is not a valid attribute for return
802     values.
803 ``noalias``
804     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
805     the argument or return value do not alias pointer values which are
806     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
807     call to the parent function, dependencies between memory references
808     from before or after the call and from those during the call are
809     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
810     value used in that call. The caller shares the responsibility with
811     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
812     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
813     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
814
815     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
816     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
817     though it is slightly weaker.
818
819     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
820     while LLVM's ``noalias`` is.
821 ``nocapture``
822     This indicates that the callee does not make any copies of the
823     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
824     attribute for return values.
825
826 .. _nest:
827
828 ``nest``
829     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
830     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
831     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
832
833 ``returned``
834     This indicates that the function always returns the argument as its return
835     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
836     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
837     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
838     the callee. The parameter and the function return type must be valid
839     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
840     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
841
842 .. _gc:
843
844 Garbage Collector Names
845 -----------------------
846
847 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
848 string:
849
850 .. code-block:: llvm
851
852     define void @f() gc "name" { ... }
853
854 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
855 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
856 support the named garbage collection algorithm.
857
858 .. _prefixdata:
859
860 Prefix Data
861 -----------
862
863 Prefix data is data associated with a function which the code generator
864 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
865 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
866 specific functions and make it available through the function pointer while
867 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
868 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
869 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
870 of the prefix data.
871
872 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
873 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
874 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
875 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
876 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
877 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
878 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
879 makes the format of the prefix data highly target dependent.
880
881 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
882 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
883 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
884 of the prefix data.
885
886 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
887 which encodes the ``nop`` instruction:
888
889 .. code-block:: llvm
890
891     define void @f() prefix i8 144 { ... }
892
893 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
894 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
895 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
896
897 .. code-block:: llvm
898
899     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
900
901     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
902
903 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
904 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
905 optimizers but will not be emitted in the object file.
906
907 .. _attrgrp:
908
909 Attribute Groups
910 ----------------
911
912 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
913 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
914 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
915 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
916 group will capture the important command line flags used to build that file.
917
918 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
919 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
920 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
921 different groups are merged.
922
923 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
924 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
925
926 .. code-block:: llvm
927
928    ; Target-independent attributes:
929    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
930
931    ; Target-dependent attributes:
932    attributes #1 = { "no-sse" }
933
934    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
935    define void @f() #0 #1 { ... }
936
937 .. _fnattrs:
938
939 Function Attributes
940 -------------------
941
942 Function attributes are set to communicate additional information about
943 a function. Function attributes are considered to be part of the
944 function, not of the function type, so functions with different function
945 attributes can have the same function type.
946
947 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
948 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
949 example:
950
951 .. code-block:: llvm
952
953     define void @f() noinline { ... }
954     define void @f() alwaysinline { ... }
955     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
956     define void @f() optsize { ... }
957
958 ``alignstack(<n>)``
959     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
960     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
961     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
962     parentheses.
963 ``alwaysinline``
964     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
965     this function into callers whenever possible, ignoring any active
966     inlining size threshold for this caller.
967 ``builtin``
968     This indicates that the callee function at a call site should be
969     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
970     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
971     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
972     attribute.
973 ``cold``
974     This attribute indicates that this function is rarely called. When
975     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
976     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
977     weight.
978 ``inlinehint``
979     This attribute indicates that the source code contained a hint that
980     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
981     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
982     inliner.
983 ``minsize``
984     This attribute suggests that optimization passes and code generator
985     passes make choices that keep the code size of this function as small
986     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
987     performance in order to minimize the size of the generated code.
988 ``naked``
989     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
990     function. This can have very system-specific consequences.
991 ``nobuiltin``
992     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
993     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
994     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
995     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
996     and on function declarations and definitions.
997 ``noduplicate``
998     This attribute indicates that calls to the function cannot be
999     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1000     within its parent function, but may not be duplicated within
1001     its parent function.
1002
1003     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1004     be an inlining candidate, provided that the call is not
1005     duplicated by inlining. That implies that the function has
1006     internal linkage and only has one call site, so the original
1007     call is dead after inlining.
1008 ``noimplicitfloat``
1009     This attributes disables implicit floating point instructions.
1010 ``noinline``
1011     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1012     function in any situation. This attribute may not be used together
1013     with the ``alwaysinline`` attribute.
1014 ``nonlazybind``
1015     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1016     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1017     startup time if the function is not called during program startup.
1018 ``noredzone``
1019     This attribute indicates that the code generator should not use a
1020     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1021 ``noreturn``
1022     This function attribute indicates that the function never returns
1023     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1024     function ever does dynamically return.
1025 ``nounwind``
1026     This function attribute indicates that the function never returns
1027     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1028     unwind, its runtime behavior is undefined.
1029 ``optnone``
1030     This function attribute indicates that the function is not optimized
1031     by any optimization or code generator passes with the
1032     exception of interprocedural optimization passes.
1033     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1034     attribute; this attribute is also incompatible
1035     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1036
1037     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1038     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1039     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1040     candidates for inlining into the body of this function.
1041 ``optsize``
1042     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1043     passes make choices that keep the code size of this function low,
1044     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1045     long as they do not significantly impact runtime performance.
1046 ``readnone``
1047     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1048     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1049     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1050     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1051     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1052     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1053     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1054     the ``C++`` exception throwing methods.
1055
1056     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1057     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1058     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1059 ``readonly``
1060     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1061     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1062     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1063     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1064     state that may be set in the caller. A readonly function always
1065     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1066     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1067     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1068     methods.
1069
1070     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1071     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1072     the pointer points to.
1073 ``returns_twice``
1074     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1075     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1076     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1077     functions.
1078 ``sanitize_address``
1079     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1080     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1081 ``sanitize_memory``
1082     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1083     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1084 ``sanitize_thread``
1085     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1086     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1087 ``ssp``
1088     This attribute indicates that the function should emit a stack
1089     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1090     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1091     return from the function to see if it has been overwritten. A
1092     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1093     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1094
1095     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1096     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1097     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1098       ``ssp-buffer-size``.
1099
1100     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1101     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1102
1103     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1104     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1105     function will have an ``ssp`` attribute.
1106 ``sspreq``
1107     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1108     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1109     attribute.
1110
1111     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1112     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1113     The specific layout rules are:
1114
1115     #. Large arrays and structures containing large arrays
1116        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1117     #. Small arrays and structures containing small arrays
1118        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1119     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1120        protector.
1121
1122     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1123     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1124     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1125     an ``sspreq`` attribute.
1126 ``sspstrong``
1127     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1128     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1129     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1130     will enable protectors for functions with:
1131
1132     - Arrays of any size and type
1133     - Aggregates containing an array of any size and type.
1134     - Calls to alloca().
1135     - Local variables that have had their address taken.
1136
1137     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1138     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1139     The specific layout rules are:
1140
1141     #. Large arrays and structures containing large arrays
1142        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1143     #. Small arrays and structures containing small arrays
1144        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1145     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1146        protector.
1147
1148     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1149
1150     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1151     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1152     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1153 ``uwtable``
1154     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1155     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1156     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1157     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1158     units.
1159
1160 .. _moduleasm:
1161
1162 Module-Level Inline Assembly
1163 ----------------------------
1164
1165 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1166 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1167 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1168 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1169
1170 .. code-block:: llvm
1171
1172     module asm "inline asm code goes here"
1173     module asm "more can go here"
1174
1175 The strings can contain any character by escaping non-printable
1176 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1177 two digit hex code for the number.
1178
1179 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1180 assembly code is generated.
1181
1182 .. _langref_datalayout:
1183
1184 Data Layout
1185 -----------
1186
1187 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1188 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1189 simply:
1190
1191 .. code-block:: llvm
1192
1193     target datalayout = "layout specification"
1194
1195 The *layout specification* consists of a list of specifications
1196 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1197 with a letter and may include other information after the letter to
1198 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1199 as follows:
1200
1201 ``E``
1202     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1203     the bits with the most significance have the lowest address
1204     location.
1205 ``e``
1206     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1207     is, the bits with the least significance have the lowest address
1208     location.
1209 ``S<size>``
1210     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1211     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1212     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1213     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1214     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1215     alignment promotions.
1216 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1217     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1218     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1219     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1220     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1221     in the range [1,2^23).
1222 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1223     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1224     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1225 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1226     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1227     ``<size>``.
1228 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1229     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1230     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1231     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1232     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1233     targets.
1234 ``a:<abi>:<pref>``
1235     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1236 ``m:<mangling>``
1237     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1238     options are
1239
1240     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1241     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1242     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1243       symbols get a ``_`` prefix.
1244     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1245       functions also get a suffix based on the frame size.
1246 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1247     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1248     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1249     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1250     this set are considered to support most general arithmetic operations
1251     efficiently.
1252
1253 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1254 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1255 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1256
1257 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1258 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1259 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1260 specifications are given in this list:
1261
1262 -  ``E`` - big endian
1263 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1264 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1265    same as the default address space.
1266 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1267 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1268 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1269 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1270 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1271 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1272    alignment of 64-bits
1273 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1274 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1275 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1276 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1277 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1278 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1279 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1280
1281 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1282 following rules:
1283
1284 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1285    that specification is used.
1286 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1287    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1288    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1289    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1290    given the default specifications above, the i7 type will use the
1291    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1292    alignment of i64 (largest specified).
1293 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1294    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1295    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1296    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1297
1298 The function of the data layout string may not be what you expect.
1299 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1300 the code generator should use.
1301
1302 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1303 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1304 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1305 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1306 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1307 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1308 that require precise layout information, but this also prevents those
1309 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1310
1311 .. _langref_triple:
1312
1313 Target Triple
1314 -------------
1315
1316 A module may specify a target triple string that describes the target
1317 host. The syntax for the target triple is simply:
1318
1319 .. code-block:: llvm
1320
1321     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1322
1323 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1324 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1325
1326 ::
1327
1328     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1329     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1330
1331 This information is passed along to the backend so that it generates
1332 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1333 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1334
1335 .. _pointeraliasing:
1336
1337 Pointer Aliasing Rules
1338 ----------------------
1339
1340 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1341 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1342 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1343 to the following rules:
1344
1345 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1346    value it is *based* on.
1347 -  An address of a global variable is associated with the address range
1348    of the variable's storage.
1349 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1350    address range of the allocated storage.
1351 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1352    address.
1353 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1354    a function not defined within LLVM may be associated with address
1355    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1356    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1357    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1358
1359 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1360 following rules:
1361
1362 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1363    on the first operand of the ``getelementptr``.
1364 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1365    ``bitcast``.
1366 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1367    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1368    the pointer's value.
1369 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1370
1371 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1372 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1373
1374 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1375 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1376 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1377 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1378 alignment of the store.
1379
1380 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1381 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1382 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1383 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1384 alias analysis.
1385
1386 .. _volatile:
1387
1388 Volatile Memory Accesses
1389 ------------------------
1390
1391 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1392 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1393 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1394 volatile operations or change their order of execution relative to other
1395 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1396 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1397 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1398
1399 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1400 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1401 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1402 target-legal volatile load/store instructions.
1403
1404 .. admonition:: Rationale
1405
1406  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1407  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1408  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1409  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1410  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1411  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1412  do not violate the frontend's contract with the language.
1413
1414 .. _memmodel:
1415
1416 Memory Model for Concurrent Operations
1417 --------------------------------------
1418
1419 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1420 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1421 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1422 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1423
1424 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1425
1426 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1427 that
1428
1429 -  Is a superset of single-thread program order, and
1430 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1431    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1432    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1433    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1434    Constraints <ordering>`).
1435
1436 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1437 between a thread and signals executing inside that thread.
1438
1439 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1440 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1441 (defined) write operations (store instructions, atomic
1442 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1443 section, initialized globals are considered to have a write of the
1444 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1445 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1446 may see any write to the same byte, except:
1447
1448 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1449    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1450    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1451 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1452    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1453
1454 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1455
1456 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1457    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1458    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1459    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1460    synchronization.)
1461 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1462    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1463 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1464    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1465 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1466    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1467    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1468    constraints on how the choice is made.
1469 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1470
1471 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1472 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1473 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1474 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1475 than one instruction to read the series of bytes.
1476
1477 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1478 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1479 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1480 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1481 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1482 from an address, introducing a store can change a load that may see
1483 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1484
1485 .. _ordering:
1486
1487 Atomic Memory Ordering Constraints
1488 ----------------------------------
1489
1490 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1491 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1492 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1493 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1494 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1495 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1496 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1497 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1498 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1499 differently since they don't take an address. See that instruction's
1500 documentation for details.
1501
1502 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1503 :doc:`Atomics`.
1504
1505 ``unordered``
1506     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1507     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1508     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1509     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1510     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1511     to make them atomic in any interesting way.
1512 ``monotonic``
1513     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1514     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1515     address. All modification orders must be compatible with the
1516     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1517     orders can be combined to a global total order for the whole program
1518     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1519     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1520     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1521     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1522     happens before another atomic read of the same address, the later
1523     read must see the same value or a later value in the address's
1524     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1525     stronger) operations on the same address. If an address is written
1526     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1527     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1528     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1529     ``memory_order_relaxed``.
1530 ``acquire``
1531     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1532     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1533     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1534 ``release``
1535     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1536     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1537     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1538     complete description; see the C++0x definition of a release
1539     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1540     ``memory_order_release``.
1541 ``acq_rel`` (acquire+release)
1542     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1543     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1544 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1545     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1546     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1547     writes), there is a global total order on all
1548     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1549     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1550     modification orders of all the affected addresses. Each
1551     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1552     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1553     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1554
1555 .. _singlethread:
1556
1557 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1558 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1559 other operations running in the same thread (for example, in signal
1560 handlers).
1561
1562 .. _fastmath:
1563
1564 Fast-Math Flags
1565 ---------------
1566
1567 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1568 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1569 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1570 otherwise unsafe floating point operations
1571
1572 ``nnan``
1573    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1574    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1575    NaNs, but the value of the result is undefined.
1576
1577 ``ninf``
1578    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1579    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1580    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1581
1582 ``nsz``
1583    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1584    argument or result as insignificant.
1585
1586 ``arcp``
1587    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1588    argument rather than perform division.
1589
1590 ``fast``
1591    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1592    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1593    flag implies all the others.
1594
1595 .. _typesystem:
1596
1597 Type System
1598 ===========
1599
1600 The LLVM type system is one of the most important features of the
1601 intermediate representation. Being typed enables a number of
1602 optimizations to be performed on the intermediate representation
1603 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1604 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1605 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1606 not feasible to perform on normal three address code representations.
1607
1608 .. _t_void:
1609
1610 Void Type
1611 ---------
1612
1613 :Overview:
1614
1615
1616 The void type does not represent any value and has no size.
1617
1618 :Syntax:
1619
1620
1621 ::
1622
1623       void
1624
1625
1626 .. _t_function:
1627
1628 Function Type
1629 -------------
1630
1631 :Overview:
1632
1633
1634 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1635 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1636 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1637 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1638
1639 :Syntax:
1640
1641 ::
1642
1643       <returntype> (<parameter list>)
1644
1645 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1646 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1647 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1648 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1649 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1650 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1651
1652 :Examples:
1653
1654 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1655 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1656 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1657 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1658 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1659 | ``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. |
1660 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1661 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1662 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1663
1664 .. _t_firstclass:
1665
1666 First Class Types
1667 -----------------
1668
1669 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1670 Values of these types are the only ones which can be produced by
1671 instructions.
1672
1673 .. _t_single_value:
1674
1675 Single Value Types
1676 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1677
1678 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1679
1680 .. _t_integer:
1681
1682 Integer Type
1683 """"""""""""
1684
1685 :Overview:
1686
1687 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1688 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1689 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1690
1691 :Syntax:
1692
1693 ::
1694
1695       iN
1696
1697 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1698 value.
1699
1700 Examples:
1701 *********
1702
1703 +----------------+------------------------------------------------+
1704 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1705 +----------------+------------------------------------------------+
1706 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1707 +----------------+------------------------------------------------+
1708 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1709 +----------------+------------------------------------------------+
1710
1711 .. _t_floating:
1712
1713 Floating Point Types
1714 """"""""""""""""""""
1715
1716 .. list-table::
1717    :header-rows: 1
1718
1719    * - Type
1720      - Description
1721
1722    * - ``half``
1723      - 16-bit floating point value
1724
1725    * - ``float``
1726      - 32-bit floating point value
1727
1728    * - ``double``
1729      - 64-bit floating point value
1730
1731    * - ``fp128``
1732      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1733
1734    * - ``x86_fp80``
1735      -  80-bit floating point value (X87)
1736
1737    * - ``ppc_fp128``
1738      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1739
1740 X86_mmx Type
1741 """"""""""""
1742
1743 :Overview:
1744
1745 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1746 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1747 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1748 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1749 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1750 of this type.
1751
1752 :Syntax:
1753
1754 ::
1755
1756       x86_mmx
1757
1758
1759 .. _t_pointer:
1760
1761 Pointer Type
1762 """"""""""""
1763
1764 :Overview:
1765
1766 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1767 commonly used to reference objects in memory.
1768
1769 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1770 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1771 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1772 are target-specific.
1773
1774 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1775 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1776
1777 :Syntax:
1778
1779 ::
1780
1781       <type> *
1782
1783 :Examples:
1784
1785 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1786 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1787 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1788 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1789 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1790 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1791 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1792
1793 .. _t_vector:
1794
1795 Vector Type
1796 """""""""""
1797
1798 :Overview:
1799
1800 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1801 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1802 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1803 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1804 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1805
1806 :Syntax:
1807
1808 ::
1809
1810       < <# elements> x <elementtype> >
1811
1812 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1813 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1814 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1815
1816 :Examples:
1817
1818 +-------------------+--------------------------------------------------+
1819 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1820 +-------------------+--------------------------------------------------+
1821 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1822 +-------------------+--------------------------------------------------+
1823 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1824 +-------------------+--------------------------------------------------+
1825 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1826 +-------------------+--------------------------------------------------+
1827
1828 .. _t_label:
1829
1830 Label Type
1831 ^^^^^^^^^^
1832
1833 :Overview:
1834
1835 The label type represents code labels.
1836
1837 :Syntax:
1838
1839 ::
1840
1841       label
1842
1843 .. _t_metadata:
1844
1845 Metadata Type
1846 ^^^^^^^^^^^^^
1847
1848 :Overview:
1849
1850 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1851 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1852
1853 :Syntax:
1854
1855 ::
1856
1857       metadata
1858
1859 .. _t_aggregate:
1860
1861 Aggregate Types
1862 ^^^^^^^^^^^^^^^
1863
1864 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1865 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1866 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1867 aggregate types.
1868
1869 .. _t_array:
1870
1871 Array Type
1872 """"""""""
1873
1874 :Overview:
1875
1876 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1877 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1878 elements) and an underlying data type.
1879
1880 :Syntax:
1881
1882 ::
1883
1884       [<# elements> x <elementtype>]
1885
1886 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1887 be any type with a size.
1888
1889 :Examples:
1890
1891 +------------------+--------------------------------------+
1892 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1893 +------------------+--------------------------------------+
1894 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1895 +------------------+--------------------------------------+
1896 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1897 +------------------+--------------------------------------+
1898
1899 Here are some examples of multidimensional arrays:
1900
1901 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1902 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1903 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1904 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1905 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1906 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1907 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1908
1909 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1910 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1911 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1912 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1913 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1914 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1915 example.
1916
1917 .. _t_struct:
1918
1919 Structure Type
1920 """"""""""""""
1921
1922 :Overview:
1923
1924 The structure type is used to represent a collection of data members
1925 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1926 a size.
1927
1928 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1929 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1930 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1931 '``insertvalue``' instructions.
1932
1933 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1934 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1935 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1936 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1937 required to match what the underlying code generator expects.
1938
1939 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1940 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1941 identified types are always defined at the top level with a name.
1942 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1943 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1944 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1945
1946 :Syntax:
1947
1948 ::
1949
1950       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1951       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1952
1953 :Examples:
1954
1955 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1956 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1957 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1958 | ``{ 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``.  |
1959 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1960 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1961 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1962
1963 .. _t_opaque:
1964
1965 Opaque Structure Types
1966 """"""""""""""""""""""
1967
1968 :Overview:
1969
1970 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1971 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1972 notion of a forward declared structure.
1973
1974 :Syntax:
1975
1976 ::
1977
1978       %X = type opaque
1979       %52 = type opaque
1980
1981 :Examples:
1982
1983 +--------------+-------------------+
1984 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1985 +--------------+-------------------+
1986
1987 Constants
1988 =========
1989
1990 LLVM has several different basic types of constants. This section
1991 describes them all and their syntax.
1992
1993 Simple Constants
1994 ----------------
1995
1996 **Boolean constants**
1997     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1998     of the ``i1`` type.
1999 **Integer constants**
2000     Standard integers (such as '4') are constants of the
2001     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2002     integer types.
2003 **Floating point constants**
2004     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2005     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2006     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2007     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2008     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2009     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2010     point <t_floating>` type.
2011 **Null pointer constants**
2012     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2013     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2014
2015 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2016 floating point constants. For example, the form
2017 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2018 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2019 constants are required (and the only time that they are generated by the
2020 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2021 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2022 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2023 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2024 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2025
2026 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2027 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2028 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2029 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2030 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2031 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2032 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2033 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2034 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2035 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2036 will only work if they match the long double format on your target.
2037 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2038 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2039 (sign bit at the left).
2040
2041 There are no constants of type x86_mmx.
2042
2043 .. _complexconstants:
2044
2045 Complex Constants
2046 -----------------
2047
2048 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2049 constants and smaller complex constants.
2050
2051 **Structure constants**
2052     Structure constants are represented with notation similar to
2053     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2054     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2055     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2056     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2057     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2058     must match those specified by the type.
2059 **Array constants**
2060     Array constants are represented with notation similar to array type
2061     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2062     square brackets (``[]``)). For example:
2063     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2064     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2065     match those specified by the type.
2066 **Vector constants**
2067     Vector constants are represented with notation similar to vector
2068     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2069     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2070     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2071     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2072     elements must match those specified by the type.
2073 **Zero initialization**
2074     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2075     value to zero of *any* type, including scalar and
2076     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2077     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2078     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2079 **Metadata node**
2080     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2081     type <t_metadata>`. For example:
2082     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2083     constants that are meant to be interpreted as part of the
2084     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2085     information such as debug info.
2086
2087 Global Variable and Function Addresses
2088 --------------------------------------
2089
2090 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2091 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2092 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2093 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2094 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2095 file:
2096
2097 .. code-block:: llvm
2098
2099     @X = global i32 17
2100     @Y = global i32 42
2101     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2102
2103 .. _undefvalues:
2104
2105 Undefined Values
2106 ----------------
2107
2108 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2109 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2110 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2111 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2112
2113 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2114 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2115 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2116 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2117
2118 .. code-block:: llvm
2119
2120       %A = add %X, undef
2121       %B = sub %X, undef
2122       %C = xor %X, undef
2123     Safe:
2124       %A = undef
2125       %B = undef
2126       %C = undef
2127
2128 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2129 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2130
2131 .. code-block:: llvm
2132
2133       %A = or %X, undef
2134       %B = and %X, undef
2135     Safe:
2136       %A = -1
2137       %B = 0
2138     Unsafe:
2139       %A = undef
2140       %B = undef
2141
2142 These logical operations have bits that are not always affected by the
2143 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2144 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2145 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2146 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2147 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2148 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2149 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2150 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2151
2152 .. code-block:: llvm
2153
2154       %A = select undef, %X, %Y
2155       %B = select undef, 42, %Y
2156       %C = select %X, %Y, undef
2157     Safe:
2158       %A = %X     (or %Y)
2159       %B = 42     (or %Y)
2160       %C = %Y
2161     Unsafe:
2162       %A = undef
2163       %B = undef
2164       %C = undef
2165
2166 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2167 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2168 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2169 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2170 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2171 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2172 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2173
2174 .. code-block:: llvm
2175
2176       %A = xor undef, undef
2177
2178       %B = undef
2179       %C = xor %B, %B
2180
2181       %D = undef
2182       %E = icmp lt %D, 4
2183       %F = icmp gte %D, 4
2184
2185     Safe:
2186       %A = undef
2187       %B = undef
2188       %C = undef
2189       %D = undef
2190       %E = undef
2191       %F = undef
2192
2193 This example points out that two '``undef``' operands are not
2194 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2195 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2196 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2197 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2198 its value over its "live range". This is true because the variable
2199 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2200 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2201 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2202 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2203 uses with" concept would not hold.
2204
2205 .. code-block:: llvm
2206
2207       %A = fdiv undef, %X
2208       %B = fdiv %X, undef
2209     Safe:
2210       %A = undef
2211     b: unreachable
2212
2213 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2214 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2215 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2216 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2217 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2218 However, in the second example, we can make a more aggressive
2219 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2220 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2221 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2222 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2223 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2224 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2225
2226 .. code-block:: llvm
2227
2228     a:  store undef -> %X
2229     b:  store %X -> undef
2230     Safe:
2231     a: <deleted>
2232     b: unreachable
2233
2234 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2235 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2236 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2237 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2238 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2239
2240 .. _poisonvalues:
2241
2242 Poison Values
2243 -------------
2244
2245 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2246 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2247 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2248 which results in undefined behavior.
2249
2250 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2251 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2252 the ``nsw`` flag.
2253
2254 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2255
2256 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2257 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2258    their dynamic predecessor basic block.
2259 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2260    in the dynamic callers of their functions.
2261 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2262    instructions that dynamically transfer control back to them.
2263 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2264    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2265    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2266 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2267    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2268    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2269    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2270 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2271    most recent preceding instruction with externally visible side
2272    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2273    operations <volatile>`.)
2274 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2275    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2276    multiple successors and the instruction is always executed when
2277    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2278    when control is transferred to another.
2279 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2280    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2281    be different if the terminator had transferred control to a different
2282    successor.
2283 -  Dependence is transitive.
2284
2285 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2286 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2287 on a poison value has undefined behavior.
2288
2289 Here are some examples:
2290
2291 .. code-block:: llvm
2292
2293     entry:
2294       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2295       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2296       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2297       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2298
2299       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2300       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2301
2302       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2303
2304       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2305       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2306       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2307       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2308
2309       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2310       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2311
2312     true:
2313       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2314                                            ; it has undefined behavior.
2315       br label %end
2316
2317     end:
2318       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2319                                            ; Both edges into this PHI are
2320                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2321                                            ; always results in a poison value.
2322
2323       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2324                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2325                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2326
2327       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2328                                            ; The same branch again, but this time the
2329                                            ; true block doesn't have side effects.
2330
2331     second_true:
2332       ; No side effects!
2333       ret void
2334
2335     second_end:
2336       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2337                                            ; on the store in %end. Also, it is
2338                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2339                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2340                                            ; behavior in this example).
2341
2342 .. _blockaddress:
2343
2344 Addresses of Basic Blocks
2345 -------------------------
2346
2347 ``blockaddress(@function, %block)``
2348
2349 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2350 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2351 Taking the address of the entry block is illegal.
2352
2353 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2354 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2355 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2356 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2357 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2358 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2359 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2360 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2361 instruction.
2362
2363 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2364 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2365
2366 .. _constantexprs:
2367
2368 Constant Expressions
2369 --------------------
2370
2371 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2372 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2373 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2374 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2375 The following is the syntax for constant expressions:
2376
2377 ``trunc (CST to TYPE)``
2378     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2379     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2380 ``zext (CST to TYPE)``
2381     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2382     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2383 ``sext (CST to TYPE)``
2384     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2385     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2386 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2387     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2388     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2389     must be floating point.
2390 ``fpext (CST to TYPE)``
2391     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2392     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2393     floating point.
2394 ``fptoui (CST to TYPE)``
2395     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2396     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2397     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2398     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2399     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2400 ``fptosi (CST to TYPE)``
2401     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2402     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2403     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2404     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2405     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2406 ``uitofp (CST to TYPE)``
2407     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2408     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2409     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2410     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2411     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2412 ``sitofp (CST to TYPE)``
2413     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2414     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2415     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2416     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2417     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2418 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2419     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2420     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2421     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2422     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2423 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2424     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2425     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2426     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2427     This one is *really* dangerous!
2428 ``bitcast (CST to TYPE)``
2429     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2430     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2431     instruction <i_bitcast>`.
2432 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2433     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2434     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2435     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2436 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2437     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2438     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2439     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2440     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2441 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2442     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2443 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2444     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2445 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2446     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2447 ``extractelement (VAL, IDX)``
2448     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2449     constants.
2450 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2451     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2452     constants.
2453 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2454     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2455     constants.
2456 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2457     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2458     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2459     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2460     least one index value must be specified.
2461 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2462     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2463     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2464     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2465     value must be specified.
2466 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2467     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2468     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2469     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2470     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2471     operations on floating point values are allowed).
2472
2473 Other Values
2474 ============
2475
2476 .. _inlineasmexprs:
2477
2478 Inline Assembler Expressions
2479 ----------------------------
2480
2481 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2482 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2483 value represents the inline assembler as a string (containing the
2484 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2485 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2486 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2487 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2488 assembler expression is:
2489
2490 .. code-block:: llvm
2491
2492     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2493
2494 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2495 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2496 Thus, typically we have:
2497
2498 .. code-block:: llvm
2499
2500     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2501
2502 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2503 marked as having side effects. This is done through the use of the
2504 '``sideeffect``' keyword, like so:
2505
2506 .. code-block:: llvm
2507
2508     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2509
2510 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2511 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2512 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2513 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2514 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2515 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2516
2517 .. code-block:: llvm
2518
2519     call void asm alignstack "eieio", ""()
2520
2521 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2522 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2523 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2524 the only supported dialects. An example is:
2525
2526 .. code-block:: llvm
2527
2528     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2529
2530 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2531 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2532 keyword last.
2533
2534 Inline Asm Metadata
2535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2536
2537 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2538 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2539 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2540 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2541 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2542 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2543 it. For example:
2544
2545 .. code-block:: llvm
2546
2547     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2548     ...
2549     !42 = !{ i32 1234567 }
2550
2551 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2552 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2553 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2554 occurs on.
2555
2556 .. _metadata:
2557
2558 Metadata Nodes and Metadata Strings
2559 -----------------------------------
2560
2561 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2562 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2563 code generator. One example application of metadata is source-level
2564 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2565 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2566 preceding exclamation point ('``!``').
2567
2568 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2569 contain any character by escaping non-printable characters with
2570 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2571 "``!"test\00"``".
2572
2573 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2574 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2575 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2576 their operand. For example:
2577
2578 .. code-block:: llvm
2579
2580     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2581
2582 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2583 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2584 example:
2585
2586 .. code-block:: llvm
2587
2588     !foo =  metadata !{!4, !3}
2589
2590 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2591 function is using two metadata arguments:
2592
2593 .. code-block:: llvm
2594
2595     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2596
2597 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2598 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2599
2600 .. code-block:: llvm
2601
2602     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2603
2604 More information about specific metadata nodes recognized by the
2605 optimizers and code generator is found below.
2606
2607 '``tbaa``' Metadata
2608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2609
2610 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2611 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2612 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2613 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2614 custom alias analysis behavior for other languages.
2615
2616 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2617 to three fields, e.g.:
2618
2619 .. code-block:: llvm
2620
2621     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2622     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2623     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2624     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2625
2626 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2627 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2628 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2629 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2630 common names.
2631
2632 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2633 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2634 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2635 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2636 from multiple front-ends is handled conservatively.
2637
2638 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2639 indicates that the type is "constant" (meaning
2640 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2641 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2642
2643 '``tbaa.struct``' Metadata
2644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2645
2646 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2647 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2648 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2649 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2650 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2651 of the aggregate.
2652
2653 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2654 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2655
2656 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2657 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2658 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2659 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2660 its tbaa tag. e.g.:
2661
2662 .. code-block:: llvm
2663
2664     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2665
2666 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2667 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2668 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2669
2670 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2671 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2672 does not carry useful data and need not be preserved.
2673
2674 '``fpmath``' Metadata
2675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2676
2677 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2678 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2679 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2680 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2681 it. ULP is defined as follows:
2682
2683     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2684     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2685     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2686     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2687     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2688
2689 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2690 number representing the maximum relative error, for example:
2691
2692 .. code-block:: llvm
2693
2694     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2695
2696 '``range``' Metadata
2697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2698
2699 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2700 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2701 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2702 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2703 pair has the following properties:
2704
2705 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2706 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2707 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2708 -  The range is allowed to wrap.
2709 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2710    ``a!=b``.
2711
2712 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2713 they must be non-contiguous.
2714
2715 Examples:
2716
2717 .. code-block:: llvm
2718
2719       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2720       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2721       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2722       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2723     ...
2724     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2725     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2726     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2727     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2728
2729 '``llvm.loop``'
2730 ^^^^^^^^^^^^^^^
2731
2732 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2733 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2734 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2735 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2736 specified with the name ``llvm.loop``.
2737
2738 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2739 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2740 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2741 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2742 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2743 constructs:
2744
2745 .. code-block:: llvm
2746
2747     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2748     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2749
2750 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2751 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2752 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2753 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2754
2755 .. code-block:: llvm
2756
2757       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2758     ...
2759     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2760     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2761
2762 '``llvm.mem``'
2763 ^^^^^^^^^^^^^^^
2764
2765 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2766 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2767
2768 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2770
2771 For a loop to be parallel, in addition to using
2772 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2773 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2774 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2775 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2776 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2777 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2778 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2779 body.
2780
2781 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2782 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2783 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2784
2785 .. code-block:: llvm
2786
2787    for.body:
2788      ...
2789      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2790      ...
2791      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2792      ...
2793      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2794
2795    for.end:
2796    ...
2797    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2798
2799 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2800 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2801 the loop identifier metadata node directly:
2802
2803 .. code-block:: llvm
2804
2805    outer.for.body:
2806      ...
2807      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2808      ...
2809      br label %inner.for.body
2810
2811    inner.for.body:
2812      ...
2813      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2814      ...
2815      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2816      ...
2817      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2818
2819    inner.for.end:
2820      ...
2821      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2822      ...
2823      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2824
2825    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2826    ...
2827    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2828    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2829    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2830
2831 '``llvm.vectorizer``'
2832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2833
2834 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2835 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2836
2837 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2838 loop identification metadata.
2839
2840 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2842
2843 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2844 loop exactly ``N`` times.
2845
2846 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2847 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2848
2849 .. code-block:: llvm
2850
2851    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2852
2853 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2854 loop.
2855
2856 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2857 determined automatically.
2858
2859 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2861
2862 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2863 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2864 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2865 it believes it is valid to do so.
2866
2867 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2868 operand is an integer specifying the width. For example:
2869
2870 .. code-block:: llvm
2871
2872    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2873
2874 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2875 loop.
2876
2877 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2878 automatically.
2879
2880 Module Flags Metadata
2881 =====================
2882
2883 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2884 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2885 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2886 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2887 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2888 look it up.
2889
2890 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2891 Each triplet has the following form:
2892
2893 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2894    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2895    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2896    described below.
2897 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2898    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2899    including entries with the **Require** behavior).
2900 -  The third element is the value of the flag.
2901
2902 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2903 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2904 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2905 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2906 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2907 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2908
2909 The following behaviors are supported:
2910
2911 .. list-table::
2912    :header-rows: 1
2913    :widths: 10 90
2914
2915    * - Value
2916      - Behavior
2917
2918    * - 1
2919      - **Error**
2920            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2921            is that of the operands.
2922
2923    * - 2
2924      - **Warning**
2925            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2926            operand for the flag from the first module being linked.
2927
2928    * - 3
2929      - **Require**
2930            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2931            specified value after linking is performed. The value must be a
2932            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2933            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2934            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2935            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2936            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2937
2938    * - 4
2939      - **Override**
2940            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2941            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2942            differ, an error will be emitted.
2943
2944    * - 5
2945      - **Append**
2946            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2947
2948    * - 6
2949      - **AppendUnique**
2950            Appends the two values, which are required to be metadata
2951            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2952            during the append operation.
2953
2954 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2955 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2956 value) or **Override**.
2957
2958 An example of module flags:
2959
2960 .. code-block:: llvm
2961
2962     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2963     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2964     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2965     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2966       metadata !{
2967         metadata !"foo", i32 1
2968       }
2969     }
2970     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2971
2972 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2973    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2974    values are not equal.
2975
2976 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2977    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2978    '37'.
2979
2980 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2981    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2982    warning if their values are not equal.
2983
2984 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2985
2986    ::
2987
2988        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2989
2990    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2991    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2992    performed.
2993
2994 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2995 ----------------------------------------------------
2996
2997 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2998 collection in a special section called "image info". The metadata
2999 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3000 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3001 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3002 be merged rather than appended together.
3003
3004 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3005 following key-value pairs:
3006
3007 .. list-table::
3008    :header-rows: 1
3009    :widths: 30 70
3010
3011    * - Key
3012      - Value
3013
3014    * - ``Objective-C Version``
3015      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3016
3017    * - ``Objective-C Image Info Version``
3018      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3019        always 0.
3020
3021    * - ``Objective-C Image Info Section``
3022      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3023        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3024        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3025        Objective-C ABI version 2.
3026
3027    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3028      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3029        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3030        collection supported.
3031
3032    * - ``Objective-C GC Only``
3033      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3034        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3035        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3036
3037 Some important flag interactions:
3038
3039 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3040    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3041    2, then the resulting module has the
3042    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3043 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3044    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3045
3046 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3047 --------------------------------------------
3048
3049 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3050 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3051 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3052 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3053
3054 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3055 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3056 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3057 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3058 list of metadata strings defining linker options.
3059
3060 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3061 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3062 framework::
3063
3064     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3065        metadata !{
3066           metadata !{ metadata !"-lz" },
3067           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3068     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3069
3070 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3071 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3072 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3073 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3074 assembly writer or object file emitter.
3075
3076 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3077 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3078 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3079
3080 .. _intrinsicglobalvariables:
3081
3082 Intrinsic Global Variables
3083 ==========================
3084
3085 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3086 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3087 All globals of this sort should have a section specified as
3088 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3089 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3090
3091 .. _gv_llvmused:
3092
3093 The '``llvm.used``' Global Variable
3094 -----------------------------------
3095
3096 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3097 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3098 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3099 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3100 use of it is:
3101
3102 .. code-block:: llvm
3103
3104     @X = global i8 4
3105     @Y = global i32 123
3106
3107     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3108        i8* @X,
3109        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3110     ], section "llvm.metadata"
3111
3112 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3113 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3114 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3115 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3116 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3117 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3118 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3119
3120 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3121 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3122 molesting the symbol.
3123
3124 .. _gv_llvmcompilerused:
3125
3126 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3127 --------------------------------------------
3128
3129 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3130 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3131 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3132 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3133 by ``@llvm.used``.
3134
3135 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3136 and should not be exposed to source languages.
3137
3138 .. _gv_llvmglobalctors:
3139
3140 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3141 -------------------------------------------
3142
3143 .. code-block:: llvm
3144
3145     %0 = type { i32, void ()* }
3146     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3147
3148 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3149 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3150 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3151 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3152 is not defined.
3153
3154 .. _llvmglobaldtors:
3155
3156 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3157 -------------------------------------------
3158
3159 .. code-block:: llvm
3160
3161     %0 = type { i32, void ()* }
3162     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3163
3164 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3165 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3166 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3167 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3168 defined.
3169
3170 Instruction Reference
3171 =====================
3172
3173 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3174 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3175 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3176 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3177 :ref:`other instructions <otherops>`.
3178
3179 .. _terminators:
3180
3181 Terminator Instructions
3182 -----------------------
3183
3184 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3185 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3186 block should be executed after the current block is finished. These
3187 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3188 control flow, not values (the one exception being the
3189 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3190
3191 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3192 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3193 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3194 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3195
3196 .. _i_ret:
3197
3198 '``ret``' Instruction
3199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3200
3201 Syntax:
3202 """""""
3203
3204 ::
3205
3206       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3207       ret void                 ; Return from void function
3208
3209 Overview:
3210 """""""""
3211
3212 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3213 a value) from a function back to the caller.
3214
3215 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3216 value and then causes control flow, and one that just causes control
3217 flow to occur.
3218
3219 Arguments:
3220 """"""""""
3221
3222 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3223 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3224 class <t_firstclass>`' type.
3225
3226 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3227 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3228 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3229 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3230 value.
3231
3232 Semantics:
3233 """"""""""
3234
3235 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3236 the calling function's context. If the caller is a
3237 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3238 instruction after the call. If the caller was an
3239 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3240 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3241 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3242 value.
3243
3244 Example:
3245 """"""""
3246
3247 .. code-block:: llvm
3248
3249       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3250       ret void                        ; Return from a void function
3251       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3252
3253 .. _i_br:
3254
3255 '``br``' Instruction
3256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3257
3258 Syntax:
3259 """""""
3260
3261 ::
3262
3263       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3264       br label <dest>          ; Unconditional branch
3265
3266 Overview:
3267 """""""""
3268
3269 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3270 different basic block in the current function. There are two forms of
3271 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3272 unconditional branch.
3273
3274 Arguments:
3275 """"""""""
3276
3277 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3278 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3279 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3280
3281 Semantics:
3282 """"""""""
3283
3284 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3285 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3286 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3287 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3288
3289 Example:
3290 """"""""
3291
3292 .. code-block:: llvm
3293
3294     Test:
3295       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3296       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3297     IfEqual:
3298       ret i32 1
3299     IfUnequal:
3300       ret i32 0
3301
3302 .. _i_switch:
3303
3304 '``switch``' Instruction
3305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3306
3307 Syntax:
3308 """""""
3309
3310 ::
3311
3312       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3313
3314 Overview:
3315 """""""""
3316
3317 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3318 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3319 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3320 destinations.
3321
3322 Arguments:
3323 """"""""""
3324
3325 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3326 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3327 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3328 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3329
3330 Semantics:
3331 """"""""""
3332
3333 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3334 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3335 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3336 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3337 to the default destination.
3338
3339 Implementation:
3340 """""""""""""""
3341
3342 Depending on properties of the target machine and the particular
3343 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3344 different ways. For example, it could be generated as a series of
3345 chained conditional branches or with a lookup table.
3346
3347 Example:
3348 """"""""
3349
3350 .. code-block:: llvm
3351
3352      ; Emulate a conditional br instruction
3353      %Val = zext i1 %value to i32
3354      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3355
3356      ; Emulate an unconditional br instruction
3357      switch i32 0, label %dest [ ]
3358
3359      ; Implement a jump table:
3360      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3361                                          i32 1, label %onone
3362                                          i32 2, label %ontwo ]
3363
3364 .. _i_indirectbr:
3365
3366 '``indirectbr``' Instruction
3367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3368
3369 Syntax:
3370 """""""
3371
3372 ::
3373
3374       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3375
3376 Overview:
3377 """""""""
3378
3379 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3380 label within the current function, whose address is specified by
3381 "``address``". Address must be derived from a
3382 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3383
3384 Arguments:
3385 """"""""""
3386
3387 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3388 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3389 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3390 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3391
3392 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3393 accurate understanding of the CFG.
3394
3395 Semantics:
3396 """"""""""
3397
3398 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3399 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3400 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3401 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3402
3403 Implementation:
3404 """""""""""""""
3405
3406 This is typically implemented with a jump through a register.
3407
3408 Example:
3409 """"""""
3410
3411 .. code-block:: llvm
3412
3413      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3414
3415 .. _i_invoke:
3416
3417 '``invoke``' Instruction
3418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3419
3420 Syntax:
3421 """""""
3422
3423 ::
3424
3425       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3426                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3427
3428 Overview:
3429 """""""""
3430
3431 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3432 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3433 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3434 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3435 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3436 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3437 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3438 nearest "exception" label.
3439
3440 The '``exception``' label is a `landing
3441 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3442 '``exception``' label is required to have the
3443 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3444 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3445 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3446 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3447 instruction, so that the important information contained within the
3448 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3449
3450 Arguments:
3451 """"""""""
3452
3453 This instruction requires several arguments:
3454
3455 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3456    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3457    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3458 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3459    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3460    are valid here.
3461 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3462    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3463    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3464    branching off an arbitrary pointer to function value.
3465 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3466    function to be invoked.
3467 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3468    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3469    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3470    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3471    extra arguments can be specified.
3472 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3473    executes a '``ret``' instruction.
3474 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3475    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3476    mechanism.
3477 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3478    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3479    attributes are valid here.
3480
3481 Semantics:
3482 """"""""""
3483
3484 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3485 instruction in most regards. The primary difference is that it
3486 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3487 library to unwind the stack.
3488
3489 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3490 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3491 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3492 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3493
3494 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3495 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3496 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3497 return value is available.
3498
3499 Example:
3500 """"""""
3501
3502 .. code-block:: llvm
3503
3504       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3505                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3506       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3507                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3508
3509 .. _i_resume:
3510
3511 '``resume``' Instruction
3512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3513
3514 Syntax:
3515 """""""
3516
3517 ::
3518
3519       resume <type> <value>
3520
3521 Overview:
3522 """""""""
3523
3524 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3525 successors.
3526
3527 Arguments:
3528 """"""""""
3529
3530 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3531 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3532 function.
3533
3534 Semantics:
3535 """"""""""
3536
3537 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3538 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3539 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3540
3541 Example:
3542 """"""""
3543
3544 .. code-block:: llvm
3545
3546       resume { i8*, i32 } %exn
3547
3548 .. _i_unreachable:
3549
3550 '``unreachable``' Instruction
3551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3552
3553 Syntax:
3554 """""""
3555
3556 ::
3557
3558       unreachable
3559
3560 Overview:
3561 """""""""
3562
3563 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3564 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3565 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3566 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3567
3568 Semantics:
3569 """"""""""
3570
3571 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3572
3573 .. _binaryops:
3574
3575 Binary Operations
3576 -----------------
3577
3578 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3579 They require two operands of the same type, execute an operation on
3580 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3581 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3582 result value has the same type as its operands.
3583
3584 There are several different binary operators:
3585
3586 .. _i_add:
3587
3588 '``add``' Instruction
3589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3590
3591 Syntax:
3592 """""""
3593
3594 ::
3595
3596       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3597       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3598       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3599       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3600
3601 Overview:
3602 """""""""
3603
3604 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3605
3606 Arguments:
3607 """"""""""
3608
3609 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3610 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3611 arguments must have identical types.
3612
3613 Semantics:
3614 """"""""""
3615
3616 The value produced is the integer sum of the two operands.
3617
3618 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3619 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3620 the result.
3621
3622 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3623 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3624
3625 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3626 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3627 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3628 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3629
3630 Example:
3631 """"""""
3632
3633 .. code-block:: llvm
3634
3635       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3636
3637 .. _i_fadd:
3638
3639 '``fadd``' Instruction
3640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3641
3642 Syntax:
3643 """""""
3644
3645 ::
3646
3647       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3648
3649 Overview:
3650 """""""""
3651
3652 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3653
3654 Arguments:
3655 """"""""""
3656
3657 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3658 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3659 Both arguments must have identical types.
3660
3661 Semantics:
3662 """"""""""
3663
3664 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3665 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3666 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3667 optimizations:
3668
3669 Example:
3670 """"""""
3671
3672 .. code-block:: llvm
3673
3674       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3675
3676 '``sub``' Instruction
3677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3678
3679 Syntax:
3680 """""""
3681
3682 ::
3683
3684       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3685       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3686       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3687       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3688
3689 Overview:
3690 """""""""
3691
3692 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3693
3694 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3695 instruction present in most other intermediate representations.
3696
3697 Arguments:
3698 """"""""""
3699
3700 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3701 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3702 arguments must have identical types.
3703
3704 Semantics:
3705 """"""""""
3706
3707 The value produced is the integer difference of the two operands.
3708
3709 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3710 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3711 the result.
3712
3713 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3714 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3715
3716 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3717 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3718 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3719 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3720
3721 Example:
3722 """"""""
3723
3724 .. code-block:: llvm
3725
3726       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3727       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3728
3729 .. _i_fsub:
3730
3731 '``fsub``' Instruction
3732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3733
3734 Syntax:
3735 """""""
3736
3737 ::
3738
3739       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3740
3741 Overview:
3742 """""""""
3743
3744 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3745
3746 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3747 instruction present in most other intermediate representations.
3748
3749 Arguments:
3750 """"""""""
3751
3752 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3753 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3754 Both arguments must have identical types.
3755
3756 Semantics:
3757 """"""""""
3758
3759 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3760 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3761 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3762 unsafe floating point optimizations:
3763
3764 Example:
3765 """"""""
3766
3767 .. code-block:: llvm
3768
3769       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3770       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3771
3772 '``mul``' Instruction
3773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3774
3775 Syntax:
3776 """""""
3777
3778 ::
3779
3780       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3781       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3782       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3783       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3784
3785 Overview:
3786 """""""""
3787
3788 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3789
3790 Arguments:
3791 """"""""""
3792
3793 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3794 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3795 arguments must have identical types.
3796
3797 Semantics:
3798 """"""""""
3799
3800 The value produced is the integer product of the two operands.
3801
3802 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3803 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3804 bit width of the result.
3805
3806 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3807 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3808 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3809 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3810 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3811 product.
3812
3813 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3814 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3815 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3816 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3817
3818 Example:
3819 """"""""
3820
3821 .. code-block:: llvm
3822
3823       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3824
3825 .. _i_fmul:
3826
3827 '``fmul``' Instruction
3828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3829
3830 Syntax:
3831 """""""
3832
3833 ::
3834
3835       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3836
3837 Overview:
3838 """""""""
3839
3840 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3841
3842 Arguments:
3843 """"""""""
3844
3845 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3846 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3847 Both arguments must have identical types.
3848
3849 Semantics:
3850 """"""""""
3851
3852 The value produced is the floating point product of the two operands.
3853 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3854 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3855 unsafe floating point optimizations:
3856
3857 Example:
3858 """"""""
3859
3860 .. code-block:: llvm
3861
3862       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3863
3864 '``udiv``' Instruction
3865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3866
3867 Syntax:
3868 """""""
3869
3870 ::
3871
3872       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3873       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3874
3875 Overview:
3876 """""""""
3877
3878 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3879
3880 Arguments:
3881 """"""""""
3882
3883 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3884 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3885 arguments must have identical types.
3886
3887 Semantics:
3888 """"""""""
3889
3890 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3891
3892 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3893 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3894
3895 Division by zero leads to undefined behavior.
3896
3897 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3898 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3899 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3900
3901 Example:
3902 """"""""
3903
3904 .. code-block:: llvm
3905
3906       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3907
3908 '``sdiv``' Instruction
3909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3910
3911 Syntax:
3912 """""""
3913
3914 ::
3915
3916       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3917       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3918
3919 Overview:
3920 """""""""
3921
3922 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3923
3924 Arguments:
3925 """"""""""
3926
3927 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3928 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3929 arguments must have identical types.
3930
3931 Semantics:
3932 """"""""""
3933
3934 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3935 rounded towards zero.
3936
3937 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3938 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3939
3940 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3941 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3942 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3943
3944 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3945 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3946
3947 Example:
3948 """"""""
3949
3950 .. code-block:: llvm
3951
3952       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3953
3954 .. _i_fdiv:
3955
3956 '``fdiv``' Instruction
3957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3958
3959 Syntax:
3960 """""""
3961
3962 ::
3963
3964       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3965
3966 Overview:
3967 """""""""
3968
3969 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3970
3971 Arguments:
3972 """"""""""
3973
3974 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3975 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3976 Both arguments must have identical types.
3977
3978 Semantics:
3979 """"""""""
3980
3981 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3982 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3983 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3984 unsafe floating point optimizations:
3985
3986 Example:
3987 """"""""
3988
3989 .. code-block:: llvm
3990
3991       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3992
3993 '``urem``' Instruction
3994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3995
3996 Syntax:
3997 """""""
3998
3999 ::
4000
4001       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4002
4003 Overview:
4004 """""""""
4005
4006 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4007 division of its two arguments.
4008
4009 Arguments:
4010 """"""""""
4011
4012 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4013 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4014 arguments must have identical types.
4015
4016 Semantics:
4017 """"""""""
4018
4019 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4020 This instruction always performs an unsigned division to get the
4021 remainder.
4022
4023 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4024 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4025
4026 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4027
4028 Example:
4029 """"""""
4030
4031 .. code-block:: llvm
4032
4033       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4034
4035 '``srem``' Instruction
4036 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4037
4038 Syntax:
4039 """""""
4040
4041 ::
4042
4043       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4044
4045 Overview:
4046 """""""""
4047
4048 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4049 division of its two operands. This instruction can also take
4050 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4051 must be integers.
4052
4053 Arguments:
4054 """"""""""
4055
4056 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4057 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4058 arguments must have identical types.
4059
4060 Semantics:
4061 """"""""""
4062
4063 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4064 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4065 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4066 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4067 difference, see `The Math
4068 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4069 table of how this is implemented in various languages, please see
4070 `Wikipedia: modulo
4071 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4072
4073 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4074 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4075
4076 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4077 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4078 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4079 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4080 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4081 result of the division and the remainder.)
4082
4083 Example:
4084 """"""""
4085
4086 .. code-block:: llvm
4087
4088       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4089
4090 .. _i_frem:
4091
4092 '``frem``' Instruction
4093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4094
4095 Syntax:
4096 """""""
4097
4098 ::
4099
4100       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4101
4102 Overview:
4103 """""""""
4104
4105 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4106 its two operands.
4107
4108 Arguments:
4109 """"""""""
4110
4111 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4112 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4113 Both arguments must have identical types.
4114
4115 Semantics:
4116 """"""""""
4117
4118 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4119 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4120 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4121 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4122
4123 Example:
4124 """"""""
4125
4126 .. code-block:: llvm
4127
4128       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4129
4130 .. _bitwiseops:
4131
4132 Bitwise Binary Operations
4133 -------------------------
4134
4135 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4136 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4137 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4138 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4139 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4140
4141 '``shl``' Instruction
4142 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4143
4144 Syntax:
4145 """""""
4146
4147 ::
4148
4149       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4150       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4151       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4152       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4153
4154 Overview:
4155 """""""""
4156
4157 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4158 a specified number of bits.
4159
4160 Arguments:
4161 """"""""""
4162
4163 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4164 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4165 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4166
4167 Semantics:
4168 """"""""""
4169
4170 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4171 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4172 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4173 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4174 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4175 in ``op2``.
4176
4177 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4178 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4179 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4180 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4181 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4182 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4183 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4184
4185 Example:
4186 """"""""
4187
4188 .. code-block:: llvm
4189
4190       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4191       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4192       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4193       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4194       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4195
4196 '``lshr``' Instruction
4197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4198
4199 Syntax:
4200 """""""
4201
4202 ::
4203
4204       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4205       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4206
4207 Overview:
4208 """""""""
4209
4210 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4211 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4212
4213 Arguments:
4214 """"""""""
4215
4216 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4217 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4218 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4219
4220 Semantics:
4221 """"""""""
4222
4223 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4224 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4225 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4226 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4227 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4228 corresponding shift amount in ``op2``.
4229
4230 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4231 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4232 non-zero.
4233
4234 Example:
4235 """"""""
4236
4237 .. code-block:: llvm
4238
4239       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4240       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4241       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4242       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4243       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4244       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4245
4246 '``ashr``' Instruction
4247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4248
4249 Syntax:
4250 """""""
4251
4252 ::
4253
4254       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4255       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4256
4257 Overview:
4258 """""""""
4259
4260 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4261 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4262 extension.
4263
4264 Arguments:
4265 """"""""""
4266
4267 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4268 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4269 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4270
4271 Semantics:
4272 """"""""""
4273
4274 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4275 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4276 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4277 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4278 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4279 corresponding shift amount in ``op2``.
4280
4281 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4282 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4283 non-zero.
4284
4285 Example:
4286 """"""""
4287
4288 .. code-block:: llvm
4289
4290       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4291       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4292       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4293       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4294       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4295       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4296
4297 '``and``' Instruction
4298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4299
4300 Syntax:
4301 """""""
4302
4303 ::
4304
4305       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4306
4307 Overview:
4308 """""""""
4309
4310 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4311 operands.
4312
4313 Arguments:
4314 """"""""""
4315
4316 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4317 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4318 arguments must have identical types.
4319
4320 Semantics:
4321 """"""""""
4322
4323 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4324
4325 +-----+-----+-----+
4326 | In0 | In1 | Out |
4327 +-----+-----+-----+
4328 |   0 |   0 |   0 |
4329 +-----+-----+-----+
4330 |   0 |   1 |   0 |
4331 +-----+-----+-----+
4332 |   1 |   0 |   0 |
4333 +-----+-----+-----+
4334 |   1 |   1 |   1 |
4335 +-----+-----+-----+
4336
4337 Example:
4338 """"""""
4339
4340 .. code-block:: llvm
4341
4342       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4343       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4344       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4345
4346 '``or``' Instruction
4347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4348
4349 Syntax:
4350 """""""
4351
4352 ::
4353
4354       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4355
4356 Overview:
4357 """""""""
4358
4359 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4360 two operands.
4361
4362 Arguments:
4363 """"""""""
4364
4365 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4366 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4367 arguments must have identical types.
4368
4369 Semantics:
4370 """"""""""
4371
4372 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4373
4374 +-----+-----+-----+
4375 | In0 | In1 | Out |
4376 +-----+-----+-----+
4377 |   0 |   0 |   0 |
4378 +-----+-----+-----+
4379 |   0 |   1 |   1 |
4380 +-----+-----+-----+
4381 |   1 |   0 |   1 |
4382 +-----+-----+-----+
4383 |   1 |   1 |   1 |
4384 +-----+-----+-----+
4385
4386 Example:
4387 """"""""
4388
4389 ::
4390
4391       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4392       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4393       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4394
4395 '``xor``' Instruction
4396 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4397
4398 Syntax:
4399 """""""
4400
4401 ::
4402
4403       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4404
4405 Overview:
4406 """""""""
4407
4408 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4409 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4410 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4411
4412 Arguments:
4413 """"""""""
4414
4415 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4416 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4417 arguments must have identical types.
4418
4419 Semantics:
4420 """"""""""
4421
4422 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4423
4424 +-----+-----+-----+
4425 | In0 | In1 | Out |
4426 +-----+-----+-----+
4427 |   0 |   0 |   0 |
4428 +-----+-----+-----+
4429 |   0 |   1 |   1 |
4430 +-----+-----+-----+
4431 |   1 |   0 |   1 |
4432 +-----+-----+-----+
4433 |   1 |   1 |   0 |
4434 +-----+-----+-----+
4435
4436 Example:
4437 """"""""
4438
4439 .. code-block:: llvm
4440
4441       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4442       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4443       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4444       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4445
4446 Vector Operations
4447 -----------------
4448
4449 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4450 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4451 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4452 While LLVM does directly support these vector operations, many
4453 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4454 take full advantage of a specific target.
4455
4456 .. _i_extractelement:
4457
4458 '``extractelement``' Instruction
4459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4460
4461 Syntax:
4462 """""""
4463
4464 ::
4465
4466       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4467
4468 Overview:
4469 """""""""
4470
4471 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4472 from a vector at a specified index.
4473
4474 Arguments:
4475 """"""""""
4476
4477 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4478 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4479 the position from which to extract the element. The index may be a
4480 variable.
4481
4482 Semantics:
4483 """"""""""
4484
4485 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4486 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4487 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4488
4489 Example:
4490 """"""""
4491
4492 .. code-block:: llvm
4493
4494       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4495
4496 .. _i_insertelement:
4497
4498 '``insertelement``' Instruction
4499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4500
4501 Syntax:
4502 """""""
4503
4504 ::
4505
4506       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4507
4508 Overview:
4509 """""""""
4510
4511 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4512 vector at a specified index.
4513
4514 Arguments:
4515 """"""""""
4516
4517 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4518 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4519 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4520 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4521 index may be a variable.
4522
4523 Semantics:
4524 """"""""""
4525
4526 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4527 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4528 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4529 undefined.
4530
4531 Example:
4532 """"""""
4533
4534 .. code-block:: llvm
4535
4536       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4537
4538 .. _i_shufflevector:
4539
4540 '``shufflevector``' Instruction
4541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4542
4543 Syntax:
4544 """""""
4545
4546 ::
4547
4548       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4549
4550 Overview:
4551 """""""""
4552
4553 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4554 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4555 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4556
4557 Arguments:
4558 """"""""""
4559
4560 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4561 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4562 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4563 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4564 same as the element type of the first two operands.
4565
4566 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4567 constant integer or undef values.
4568
4569 Semantics:
4570 """"""""""
4571
4572 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4573 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4574 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4575 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4576 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4577 only one vector.
4578
4579 Example:
4580 """"""""
4581
4582 .. code-block:: llvm
4583
4584       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4585                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4586       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4587                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4588       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4589                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4590       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4591                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4592
4593 Aggregate Operations
4594 --------------------
4595
4596 LLVM supports several instructions for working with
4597 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4598
4599 .. _i_extractvalue:
4600
4601 '``extractvalue``' Instruction
4602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4603
4604 Syntax:
4605 """""""
4606
4607 ::
4608
4609       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4610
4611 Overview:
4612 """""""""
4613
4614 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4615 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4616
4617 Arguments:
4618 """"""""""
4619
4620 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4621 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4622 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4623 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4624
4625 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4626
4627 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4628    omitted and assumed to be zero.
4629 -  At least one index must be specified.
4630 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4631
4632 Semantics:
4633 """"""""""
4634
4635 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4636 the index operands.
4637
4638 Example:
4639 """"""""
4640
4641 .. code-block:: llvm
4642
4643       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4644
4645 .. _i_insertvalue:
4646
4647 '``insertvalue``' Instruction
4648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4649
4650 Syntax:
4651 """""""
4652
4653 ::
4654
4655       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4656
4657 Overview:
4658 """""""""
4659
4660 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4661 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4662
4663 Arguments:
4664 """"""""""
4665
4666 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4667 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4668 a first-class value to insert. The following operands are constant
4669 indices indicating the position at which to insert the value in a
4670 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4671 to insert must have the same type as the value identified by the
4672 indices.
4673
4674 Semantics:
4675 """"""""""
4676
4677 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4678 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4679 indices is that of ``elt``.
4680
4681 Example:
4682 """"""""
4683
4684 .. code-block:: llvm
4685
4686       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4687       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4688       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4689
4690 .. _memoryops:
4691
4692 Memory Access and Addressing Operations
4693 ---------------------------------------
4694
4695 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4696 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4697 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4698 memory in LLVM.
4699
4700 .. _i_alloca:
4701
4702 '``alloca``' Instruction
4703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4704
4705 Syntax:
4706 """""""
4707
4708 ::
4709
4710       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4711
4712 Overview:
4713 """""""""
4714
4715 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4716 currently executing function, to be automatically released when this
4717 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4718 generic address space (address space zero).
4719
4720 Arguments:
4721 """"""""""
4722
4723 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4724 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4725 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4726 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4727 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4728 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4729 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4730 any convenient boundary compatible with the type.
4731
4732 '``type``' may be any sized type.
4733
4734 Semantics:
4735 """"""""""
4736
4737 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4738 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4739 memory is automatically released when the function returns. The
4740 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4741 variables that must have an address available. When the function returns
4742 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4743 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4744 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4745 is not specified.
4746
4747 Example:
4748 """"""""
4749
4750 .. code-block:: llvm
4751
4752       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4753       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4754       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4755       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4756
4757 .. _i_load:
4758
4759 '``load``' Instruction
4760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4761
4762 Syntax:
4763 """""""
4764
4765 ::
4766
4767       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4768       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4769       !<index> = !{ i32 1 }
4770
4771 Overview:
4772 """""""""
4773
4774 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4775
4776 Arguments:
4777 """"""""""
4778
4779 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4780 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4781 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4782 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4783 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4784 operations <volatile>`.
4785
4786 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4787 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4788 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4789 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4790 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4791 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4792 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4793 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4794 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4795 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4796 any defined semantics for atomic loads.
4797
4798 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4799 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4800 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4801 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4802 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4803 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4804 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4805
4806 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4807 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4808 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4809 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4810 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4811 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4812 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4813
4814 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4815 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4816 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4817 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4818 address points to memory which does not change value during program
4819 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4820 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4821
4822 Semantics:
4823 """"""""""
4824
4825 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4826 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4827 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4828 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4829 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4830 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4831 written using a store of the same type.
4832
4833 Examples:
4834 """""""""
4835
4836 .. code-block:: llvm
4837
4838       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4839       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4840       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4841
4842 .. _i_store:
4843
4844 '``store``' Instruction
4845 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4846
4847 Syntax:
4848 """""""
4849
4850 ::
4851
4852       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4853       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4854
4855 Overview:
4856 """""""""
4857
4858 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4859
4860 Arguments:
4861 """"""""""
4862
4863 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4864 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4865 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4866 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4867 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4868 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4869 operations <volatile>`.
4870
4871 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4872 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4873 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4874 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4875 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4876 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4877 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4878 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4879 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4880 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4881 have any defined semantics for atomic stores.
4882
4883 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4884 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4885 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4886 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4887 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4888 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4889 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4890 safe.
4891
4892 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4893 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4894 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4895 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4896 be reused in the cache. The code generator may select special
4897 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4898 x86.
4899
4900 Semantics:
4901 """"""""""
4902
4903 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4904 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4905 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4906 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4907 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4908 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4909 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4910 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4911
4912 Example:
4913 """"""""
4914
4915 .. code-block:: llvm
4916
4917       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4918       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4919       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4920
4921 .. _i_fence:
4922
4923 '``fence``' Instruction
4924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4925
4926 Syntax:
4927 """""""
4928
4929 ::
4930
4931       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4932
4933 Overview:
4934 """""""""
4935
4936 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4937 between operations.
4938
4939 Arguments:
4940 """"""""""
4941
4942 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4943 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4944 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4945
4946 Semantics:
4947 """"""""""
4948
4949 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4950 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4951 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4952 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4953 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4954 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4955 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4956 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4957 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4958 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4959 *happens-before* edge.
4960
4961 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4962 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4963 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4964
4965 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4966 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4967 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4968
4969 Example:
4970 """"""""
4971
4972 .. code-block:: llvm
4973
4974       fence acquire                          ; yields {void}
4975       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4976
4977 .. _i_cmpxchg:
4978
4979 '``cmpxchg``' Instruction
4980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4981
4982 Syntax:
4983 """""""
4984
4985 ::
4986
4987       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields {ty}
4988
4989 Overview:
4990 """""""""
4991
4992 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4993 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4994 equal, it stores a new value into the memory.
4995
4996 Arguments:
4997 """"""""""
4998
4999 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5000 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5001 address, and a new value to place at that address if the compared values
5002 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5003 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5004 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5005 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5006 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5007 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5008 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5009
5010 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5011 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. The both ordering
5012 parameters must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure
5013 must be no stronger than that on success, and the failure ordering cannot be
5014 either ``release`` or ``acq_rel``.
5015
5016 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5017 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5018 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5019 respect to all other code in the system.
5020
5021 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5022 equal to the size in memory of the operand.
5023
5024 Semantics:
5025 """"""""""
5026
5027 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5028 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
5029 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
5030 returned.
5031
5032 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5033 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5034 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5035
5036 Example:
5037 """"""""
5038
5039 .. code-block:: llvm
5040
5041     entry:
5042       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
5043       br label %loop
5044
5045     loop:
5046       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5047       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5048       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields {i32}
5049       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5050       br i1 %success, label %done, label %loop
5051
5052     done:
5053       ...
5054
5055 .. _i_atomicrmw:
5056
5057 '``atomicrmw``' Instruction
5058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5059
5060 Syntax:
5061 """""""
5062
5063 ::
5064
5065       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5066
5067 Overview:
5068 """""""""
5069
5070 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5071
5072 Arguments:
5073 """"""""""
5074
5075 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5076 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5077 operation. The operation must be one of the following keywords:
5078
5079 -  xchg
5080 -  add
5081 -  sub
5082 -  and
5083 -  nand
5084 -  or
5085 -  xor
5086 -  max
5087 -  min
5088 -  umax
5089 -  umin
5090
5091 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5092 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5093 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5094 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5095 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5096 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5097 operations <volatile>`.
5098
5099 Semantics:
5100 """"""""""
5101
5102 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5103 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5104 value at the location is returned. The modification is specified by the
5105 operation argument:
5106
5107 -  xchg: ``*ptr = val``
5108 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5109 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5110 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5111 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5112 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5113 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5114 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5115 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5116 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5117    comparison)
5118 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5119    comparison)
5120
5121 Example:
5122 """"""""
5123
5124 .. code-block:: llvm
5125
5126       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5127
5128 .. _i_getelementptr:
5129
5130 '``getelementptr``' Instruction
5131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5132
5133 Syntax:
5134 """""""
5135
5136 ::
5137
5138       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5139       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5140       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5141
5142 Overview:
5143 """""""""
5144
5145 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5146 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5147 address calculation only and does not access memory.
5148
5149 Arguments:
5150 """"""""""
5151
5152 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5153 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5154 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5155 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5156 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5157 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5158 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5159 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5160 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5161 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5162 would require loading the pointer before continuing calculation.
5163
5164 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5165 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5166 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5167 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5168 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5169 required to be constant. These integers are treated as signed values
5170 where relevant.
5171
5172 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5173 to LLVM:
5174
5175 .. code-block:: c
5176
5177     struct RT {
5178       char A;
5179       int B[10][20];
5180       char C;
5181     };
5182     struct ST {
5183       int X;
5184       double Y;
5185       struct RT Z;
5186     };
5187
5188     int *foo(struct ST *s) {
5189       return &s[1].Z.B[5][13];
5190     }
5191
5192 The LLVM code generated by Clang is:
5193
5194 .. code-block:: llvm
5195
5196     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5197     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5198
5199     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5200     entry:
5201       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5202       ret i32* %arrayidx
5203     }
5204
5205 Semantics:
5206 """"""""""
5207
5208 In the example above, the first index is indexing into the
5209 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5210 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5211 indexes into the third element of the structure, yielding a
5212 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5213 structure. The third index indexes into the second element of the
5214 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5215 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5216 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5217 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5218
5219 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5220 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5221 for the given testcase is equivalent to:
5222
5223 .. code-block:: llvm
5224
5225     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5226       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5227       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5228       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5229       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5230       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5231       ret i32* %t5
5232     }
5233
5234 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5235 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5236 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5237 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5238 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5239 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5240 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5241 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5242 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5243 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5244
5245 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5246 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5247 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5248 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5249 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5250 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5251 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5252 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5253 information.
5254
5255 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5256 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5257
5258 Example:
5259 """"""""
5260
5261 .. code-block:: llvm
5262
5263         ; yields [12 x i8]*:aptr
5264         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5265         ; yields i8*:vptr
5266         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5267         ; yields i8*:eptr
5268         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5269         ; yields i32*:iptr
5270         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5271
5272 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5273 must be a vector with the same number of elements. For example:
5274
5275 .. code-block:: llvm
5276
5277      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5278
5279 Conversion Operations
5280 ---------------------
5281
5282 The instructions in this category are the conversion instructions
5283 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5284 various bit conversions on the operand.
5285
5286 '``trunc .. to``' Instruction
5287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5288
5289 Syntax:
5290 """""""
5291
5292 ::
5293
5294       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5295
5296 Overview:
5297 """""""""
5298
5299 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5300
5301 Arguments:
5302 """"""""""
5303
5304 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5305 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5306 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5307 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5308 types are not allowed.
5309
5310 Semantics:
5311 """"""""""
5312
5313 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5314 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5315 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5316 It will always truncate bits.
5317
5318 Example:
5319 """"""""
5320
5321 .. code-block:: llvm
5322
5323       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5324       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5325       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5326       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5327
5328 '``zext .. to``' Instruction
5329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5330
5331 Syntax:
5332 """""""
5333
5334 ::
5335
5336       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5337
5338 Overview:
5339 """""""""
5340
5341 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5342
5343 Arguments:
5344 """"""""""
5345
5346 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5347 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5348 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5349 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5350
5351 Semantics:
5352 """"""""""
5353
5354 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5355 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5356
5357 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5358
5359 Example:
5360 """"""""
5361
5362 .. code-block:: llvm
5363
5364       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5365       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5366       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5367
5368 '``sext .. to``' Instruction
5369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5370
5371 Syntax:
5372 """""""
5373
5374 ::
5375
5376       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5377
5378 Overview:
5379 """""""""
5380
5381 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5382
5383 Arguments:
5384 """"""""""
5385
5386 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5387 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5388 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5389 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5390
5391 Semantics:
5392 """"""""""
5393
5394 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5395 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5396 of the type ``ty2``.
5397
5398 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5399
5400 Example:
5401 """"""""
5402
5403 .. code-block:: llvm
5404
5405       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5406       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5407       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5408
5409 '``fptrunc .. to``' Instruction
5410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5411
5412 Syntax:
5413 """""""
5414
5415 ::
5416
5417       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5418
5419 Overview:
5420 """""""""
5421
5422 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5423
5424 Arguments:
5425 """"""""""
5426
5427 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5428 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5429 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5430 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5431
5432 Semantics:
5433 """"""""""
5434
5435 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5436 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5437 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5438 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5439
5440 Example:
5441 """"""""
5442
5443 .. code-block:: llvm
5444
5445       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5446       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5447
5448 '``fpext .. to``' Instruction
5449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5450
5451 Syntax:
5452 """""""
5453
5454 ::
5455
5456       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5457
5458 Overview:
5459 """""""""
5460
5461 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5462 point value.
5463
5464 Arguments:
5465 """"""""""
5466
5467 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5468 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5469 to. The source type must be smaller than the destination type.
5470
5471 Semantics:
5472 """"""""""
5473
5474 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5475 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5476 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5477 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5478 *no-op cast* for a floating point cast.
5479
5480 Example:
5481 """"""""
5482
5483 .. code-block:: llvm
5484
5485       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5486       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5487
5488 '``fptoui .. to``' Instruction
5489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5490
5491 Syntax:
5492 """""""
5493
5494 ::
5495
5496       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5497
5498 Overview:
5499 """""""""
5500
5501 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5502 integer equivalent of type ``ty2``.
5503
5504 Arguments:
5505 """"""""""
5506
5507 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5508 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5509 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5510 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5511 type with the same number of elements as ``ty``
5512
5513 Semantics:
5514 """"""""""
5515
5516 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5517 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5518 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5519 are undefined.
5520
5521 Example:
5522 """"""""
5523
5524 .. code-block:: llvm
5525
5526       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5527       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5528       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5529
5530 '``fptosi .. to``' Instruction
5531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5532
5533 Syntax:
5534 """""""
5535
5536 ::
5537
5538       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5539
5540 Overview:
5541 """""""""
5542
5543 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5544 ``value`` to type ``ty2``.
5545
5546 Arguments:
5547 """"""""""
5548
5549 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5550 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5551 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5552 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5553 type with the same number of elements as ``ty``
5554
5555 Semantics:
5556 """"""""""
5557
5558 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5559 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5560 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5561 are undefined.
5562
5563 Example:
5564 """"""""
5565
5566 .. code-block:: llvm
5567
5568       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5569       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5570       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5571
5572 '``uitofp .. to``' Instruction
5573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5574
5575 Syntax:
5576 """""""
5577
5578 ::
5579
5580       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5581
5582 Overview:
5583 """""""""
5584
5585 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5586 and converts that value to the ``ty2`` type.
5587
5588 Arguments:
5589 """"""""""
5590
5591 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5592 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5593 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5594 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5595 type with the same number of elements as ``ty``
5596
5597 Semantics:
5598 """"""""""
5599
5600 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5601 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5602 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5603 are undefined.
5604
5605 Example:
5606 """"""""
5607
5608 .. code-block:: llvm
5609
5610       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5611       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5612
5613 '``sitofp .. to``' Instruction
5614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5615
5616 Syntax:
5617 """""""
5618
5619 ::
5620
5621       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5622
5623 Overview:
5624 """""""""
5625
5626 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5627 converts that value to the ``ty2`` type.
5628
5629 Arguments:
5630 """"""""""
5631
5632 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5633 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5634 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5635 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5636 type with the same number of elements as ``ty``
5637
5638 Semantics:
5639 """"""""""
5640
5641 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5642 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5643 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5644 undefined.
5645
5646 Example:
5647 """"""""
5648
5649 .. code-block:: llvm
5650
5651       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5652       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5653
5654 .. _i_ptrtoint:
5655
5656 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5658
5659 Syntax:
5660 """""""
5661
5662 ::
5663
5664       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5665
5666 Overview:
5667 """""""""
5668
5669 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5670 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5671
5672 Arguments:
5673 """"""""""
5674
5675 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5676 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5677 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5678 a vector of integers type.
5679
5680 Semantics:
5681 """"""""""
5682
5683 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5684 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5685 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5686 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5687 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5688 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5689 change.
5690
5691 Example:
5692 """"""""
5693
5694 .. code-block:: llvm
5695
5696       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5697       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5698       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5699
5700 .. _i_inttoptr:
5701
5702 '``inttoptr .. to``' Instruction
5703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5704
5705 Syntax:
5706 """""""
5707
5708 ::
5709
5710       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5711
5712 Overview:
5713 """""""""
5714
5715 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5716 pointer type, ``ty2``.
5717
5718 Arguments:
5719 """"""""""
5720
5721 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5722 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5723 type.
5724
5725 Semantics:
5726 """"""""""
5727
5728 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5729 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5730 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5731 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5732 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5733 nothing is done (*no-op cast*).
5734
5735 Example:
5736 """"""""
5737
5738 .. code-block:: llvm
5739
5740       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5741       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5742       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5743       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5744
5745 .. _i_bitcast:
5746
5747 '``bitcast .. to``' Instruction
5748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5749
5750 Syntax:
5751 """""""
5752
5753 ::
5754
5755       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5756
5757 Overview:
5758 """""""""
5759
5760 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5761 changing any bits.
5762
5763 Arguments:
5764 """"""""""
5765
5766 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5767 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5768 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5769 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5770 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5771 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5772 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5773 long as they have the same size).
5774
5775 Semantics:
5776 """"""""""
5777
5778 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5779 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5780 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5781 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5782 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5783 pointers) types with the same address space through this instruction.
5784 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5785 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5786
5787 Example:
5788 """"""""
5789
5790 .. code-block:: llvm
5791
5792       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5793       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5794       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5795       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5796
5797 .. _i_addrspacecast:
5798
5799 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5801
5802 Syntax:
5803 """""""
5804
5805 ::
5806
5807       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5808
5809 Overview:
5810 """""""""
5811
5812 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5813 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5814
5815 Arguments:
5816 """"""""""
5817
5818 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5819 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5820 address space.
5821
5822 Semantics:
5823 """"""""""
5824
5825 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5826 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5827 value modification, depending on the target and the address space
5828 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5829 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5830 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5831 location.
5832
5833 Example:
5834 """"""""
5835
5836 .. code-block:: llvm
5837
5838       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5839       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5840       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5841
5842 .. _otherops:
5843
5844 Other Operations
5845 ----------------
5846
5847 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5848 which defy better classification.
5849
5850 .. _i_icmp:
5851
5852 '``icmp``' Instruction
5853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5854
5855 Syntax:
5856 """""""
5857
5858 ::
5859
5860       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5861
5862 Overview:
5863 """""""""
5864
5865 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5866 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5867 pointer, or pointer vector operands.
5868
5869 Arguments:
5870 """"""""""
5871
5872 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5873 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5874 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5875
5876 #. ``eq``: equal
5877 #. ``ne``: not equal
5878 #. ``ugt``: unsigned greater than
5879 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5880 #. ``ult``: unsigned less than
5881 #. ``ule``: unsigned less or equal
5882 #. ``sgt``: signed greater than
5883 #. ``sge``: signed greater or equal
5884 #. ``slt``: signed less than
5885 #. ``sle``: signed less or equal
5886
5887 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5888 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5889 must also be identical types.
5890
5891 Semantics:
5892 """"""""""
5893
5894 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5895 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5896 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5897
5898 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5899    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5900 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5901    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5902 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5903    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5904 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5905    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5906 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5907    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5908 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5909    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5910 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5911    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5912 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5913    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5914 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5915    if ``op1`` is less than ``op2``.
5916 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5917    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5918
5919 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5920 are compared as if they were integers.
5921
5922 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5923 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5924 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5925
5926 Example:
5927 """"""""
5928
5929 .. code-block:: llvm
5930
5931       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5932       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5933       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5934       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5935       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5936       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5937
5938 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5939 ``icmp`` instruction.
5940
5941 .. _i_fcmp:
5942
5943 '``fcmp``' Instruction
5944 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5945
5946 Syntax:
5947 """""""
5948
5949 ::
5950
5951       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5952
5953 Overview:
5954 """""""""
5955
5956 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5957 values based on comparison of its operands.
5958
5959 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5960 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5961
5962 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5963 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5964 compared.
5965
5966 Arguments:
5967 """"""""""
5968
5969 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5970 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5971 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5972
5973 #. ``false``: no comparison, always returns false
5974 #. ``oeq``: ordered and equal
5975 #. ``ogt``: ordered and greater than
5976 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5977 #. ``olt``: ordered and less than
5978 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5979 #. ``one``: ordered and not equal
5980 #. ``ord``: ordered (no nans)
5981 #. ``ueq``: unordered or equal
5982 #. ``ugt``: unordered or greater than
5983 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5984 #. ``ult``: unordered or less than
5985 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5986 #. ``une``: unordered or not equal
5987 #. ``uno``: unordered (either nans)
5988 #. ``true``: no comparison, always returns true
5989
5990 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5991 that either operand may be a QNAN.
5992
5993 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5994 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5995 type. They must have identical types.
5996
5997 Semantics:
5998 """"""""""
5999
6000 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6001 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6002 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6003 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6004
6005 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6006 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6007    is equal to ``op2``.
6008 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6009    is greater than ``op2``.
6010 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6011    is greater than or equal to ``op2``.
6012 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6013    is less than ``op2``.
6014 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6015    is less than or equal to ``op2``.
6016 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6017    is not equal to ``op2``.
6018 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6019 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6020    equal to ``op2``.
6021 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6022    greater than ``op2``.
6023 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6024    greater than or equal to ``op2``.
6025 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6026    less than ``op2``.
6027 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6028    less than or equal to ``op2``.
6029 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6030    not equal to ``op2``.
6031 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6032 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6033
6034 Example:
6035 """"""""
6036
6037 .. code-block:: llvm
6038
6039       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6040       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6041       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6042       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6043
6044 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6045 ``fcmp`` instruction.
6046
6047 .. _i_phi:
6048
6049 '``phi``' Instruction
6050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6051
6052 Syntax:
6053 """""""
6054
6055 ::
6056
6057       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6058
6059 Overview:
6060 """""""""
6061
6062 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6063 graph representing the function.
6064
6065 Arguments:
6066 """"""""""
6067
6068 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6069 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6070 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6071 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6072 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6073 label arguments.
6074
6075 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6076 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6077 block.
6078
6079 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6080 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6081 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6082 instruction's return value on the same edge).
6083
6084 Semantics:
6085 """"""""""
6086
6087 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6088 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6089 executed just prior to the current block.
6090
6091 Example:
6092 """"""""
6093
6094 .. code-block:: llvm
6095
6096     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6097       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6098       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6099       br label %Loop
6100
6101 .. _i_select:
6102
6103 '``select``' Instruction
6104 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6105
6106 Syntax:
6107 """""""
6108
6109 ::
6110
6111       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6112
6113       selty is either i1 or {<N x i1>}
6114
6115 Overview:
6116 """""""""
6117
6118 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6119 condition, without branching.
6120
6121 Arguments:
6122 """"""""""
6123
6124 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6125 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6126 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6127 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6128 elements.
6129
6130 Semantics:
6131 """"""""""
6132
6133 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6134 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6135 argument.
6136
6137 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6138 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6139
6140 Example:
6141 """"""""
6142
6143 .. code-block:: llvm
6144
6145       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6146
6147 .. _i_call:
6148
6149 '``call``' Instruction
6150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6151
6152 Syntax:
6153 """""""
6154
6155 ::
6156
6157       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6158
6159 Overview:
6160 """""""""
6161
6162 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6163
6164 Arguments:
6165 """"""""""
6166
6167 This instruction requires several arguments:
6168
6169 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6170    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6171    be marked "tail" even if they do not occur before a
6172    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6173    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6174    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6175    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6176    automatic `sibling call
6177    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6178    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6179    when the following extra requirements are met:
6180
6181    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6182    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6183       uses value of call or is void).
6184    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6185       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6186    -  `Platform specific constraints are
6187       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6188
6189 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6190    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6191    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6192    calling convention of the call must match the calling convention of
6193    the target function, or else the behavior is undefined.
6194 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6195    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6196    are valid here.
6197 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6198    type of the return value. Functions that return no value are marked
6199    ``void``.
6200 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6201    being invoked. The argument types must match the types implied by
6202    this signature. This type can be omitted if the function is not
6203    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6204    function.
6205 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6206    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6207    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6208    to function value.
6209 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6210    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6211    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6212    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6213    extra arguments can be specified.
6214 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6215    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6216    attributes are valid here.
6217
6218 Semantics:
6219 """"""""""
6220
6221 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6222 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6223 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6224 flow continues with the instruction after the function call, and the
6225 return value of the function is bound to the result argument.
6226
6227 Example:
6228 """"""""
6229
6230 .. code-block:: llvm
6231
6232       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6233       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6234       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6235       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6236       call void %foo(i8 97 signext)
6237
6238       %struct.A = type { i32, i8 }
6239       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6240       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6241       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6242       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6243       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6244
6245 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6246 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6247 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6248 This is something we'd like to change in the future to provide better
6249 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6250
6251 .. _i_va_arg:
6252
6253 '``va_arg``' Instruction
6254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6255
6256 Syntax:
6257 """""""
6258
6259 ::
6260
6261       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6262
6263 Overview:
6264 """""""""
6265
6266 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6267 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6268 the ``va_arg`` macro in C.
6269
6270 Arguments:
6271 """"""""""
6272
6273 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6274 argument. It returns a value of the specified argument type and
6275 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6276 type of ``va_list`` is target specific.
6277
6278 Semantics:
6279 """"""""""
6280
6281 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6282 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6283 the next argument. For more information, see the variable argument
6284 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6285
6286 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6287 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6288 function.
6289
6290 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6291 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6292
6293 Example:
6294 """"""""
6295
6296 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6297
6298 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6299 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6300 types on any target.
6301
6302 .. _i_landingpad:
6303
6304 '``landingpad``' Instruction
6305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6306
6307 Syntax:
6308 """""""
6309
6310 ::
6311
6312       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6313       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6314
6315       <clause> := catch <type> <value>
6316       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6317
6318 Overview:
6319 """""""""
6320
6321 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6322 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6323 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6324 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6325 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6326 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6327
6328 Arguments:
6329 """"""""""
6330
6331 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6332 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6333 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6334
6335 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6336 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6337 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6338 clause takes an array constant as its argument. Use
6339 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6340 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6341 the ``cleanup`` flag.
6342
6343 Semantics:
6344 """"""""""
6345
6346 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6347 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6348 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6349 calling conventions, how the personality function results are
6350 represented in LLVM IR is target specific.
6351
6352 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6353 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6354 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6355 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6356 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6357 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6358 unwinding continues further up the call stack.
6359
6360 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6361
6362 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6363    of an '``invoke``' instruction.
6364 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6365    first non-PHI instruction.
6366 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6367    pad block.
6368 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6369    '``landingpad``' instruction.
6370 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6371    personality function.
6372
6373 Example:
6374 """"""""
6375
6376 .. code-block:: llvm
6377
6378       ;; A landing pad which can catch an integer.
6379       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6380                catch i8** @_ZTIi
6381       ;; A landing pad that is a cleanup.
6382       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6383                cleanup
6384       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6385       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6386                catch i8** @_ZTIi
6387                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6388
6389 .. _intrinsics:
6390
6391 Intrinsic Functions
6392 ===================
6393
6394 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6395 have well known names and semantics and are required to follow certain
6396 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6397 for the LLVM language that does not require changing all of the
6398 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6399 reader/writer, the parser, etc...).
6400
6401 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6402 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6403 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6404 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6405 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6406 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6407 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6408 are added that they be documented here.
6409
6410 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6411 represents a family of functions that perform the same operation but on
6412 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6413 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6414 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6415 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6416 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6417 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6418 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6419 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6420 argument or the result.
6421
6422 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6423 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6424 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6425 whose type is matched against another type do not. For example, the
6426 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6427 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6428 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6429 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6430 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6431 type is matched against the return type, it does not require its own
6432 name suffix.
6433
6434 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6435 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6436
6437 .. _int_varargs:
6438
6439 Variable Argument Handling Intrinsics
6440 -------------------------------------
6441
6442 Variable argument support is defined in LLVM with the
6443 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6444 functions. These functions are related to the similarly named macros
6445 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6446
6447 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6448 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6449 does not define what this type is, so all transformations should be
6450 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6451
6452 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6453 variable argument handling intrinsic functions are used.
6454
6455 .. code-block:: llvm
6456
6457     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6458       ; Initialize variable argument processing
6459       %ap = alloca i8*
6460       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6461       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6462
6463       ; Read a single integer argument
6464       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6465
6466       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6467       %aq = alloca i8*
6468       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6469       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6470       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6471
6472       ; Stop processing of arguments.
6473       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6474       ret i32 %tmp
6475     }
6476
6477     declare void @llvm.va_start(i8*)
6478     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6479     declare void @llvm.va_end(i8*)
6480
6481 .. _int_va_start:
6482
6483 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6485
6486 Syntax:
6487 """""""
6488
6489 ::
6490
6491       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6492
6493 Overview:
6494 """""""""
6495
6496 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6497 subsequent use by ``va_arg``.
6498
6499 Arguments:
6500 """"""""""
6501
6502 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6503
6504 Semantics:
6505 """"""""""
6506
6507 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6508 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6509 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6510 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6511 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6512 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6513 that out.
6514
6515 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6517
6518 Syntax:
6519 """""""
6520
6521 ::
6522
6523       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6524
6525 Overview:
6526 """""""""
6527
6528 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6529 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6530
6531 Arguments:
6532 """"""""""
6533
6534 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6535
6536 Semantics:
6537 """"""""""
6538
6539 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6540 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6541 element to which the argument points. Calls to
6542 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6543 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6544 ``llvm.va_end``.
6545
6546 .. _int_va_copy:
6547
6548 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6550
6551 Syntax:
6552 """""""
6553
6554 ::
6555
6556       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6557
6558 Overview:
6559 """""""""
6560
6561 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6562 from the source argument list to the destination argument list.
6563
6564 Arguments:
6565 """"""""""
6566
6567 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6568 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6569
6570 Semantics:
6571 """"""""""
6572
6573 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6574 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6575 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6576 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6577 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6578
6579 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6580 --------------------------------------
6581
6582 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6583 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6584 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6585 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6586 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6587 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6588 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6589 details, see `Accurate Garbage Collection with
6590 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6591
6592 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6593 address space (address space zero).
6594
6595 .. _int_gcroot:
6596
6597 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6599
6600 Syntax:
6601 """""""
6602
6603 ::
6604
6605       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6606
6607 Overview:
6608 """""""""
6609
6610 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6611 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6612
6613 Arguments:
6614 """"""""""
6615
6616 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6617 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6618 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6619 root.
6620
6621 Semantics:
6622 """"""""""
6623
6624 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6625 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6626 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6627 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6628 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6629
6630 .. _int_gcread:
6631
6632 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6634
6635 Syntax:
6636 """""""
6637
6638 ::
6639
6640       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6641
6642 Overview:
6643 """""""""
6644
6645 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6646 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6647 barriers.
6648
6649 Arguments:
6650 """"""""""
6651
6652 The second argument is the address to read from, which should be an
6653 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6654 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6655 runtime (otherwise null).
6656
6657 Semantics:
6658 """"""""""
6659
6660 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6661 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6662 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6663 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6664 algorithm <gc>`.
6665
6666 .. _int_gcwrite:
6667
6668 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6670
6671 Syntax:
6672 """""""
6673
6674 ::
6675
6676       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6677
6678 Overview:
6679 """""""""
6680
6681 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6682 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6683 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6684
6685 Arguments:
6686 """"""""""
6687
6688 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6689 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6690 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6691 object, Obj may be null.
6692
6693 Semantics:
6694 """"""""""
6695
6696 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6697 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6698 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6699 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6700 algorithm <gc>`.
6701
6702 Code Generator Intrinsics
6703 -------------------------
6704
6705 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6706 may only be implemented with code generator support.
6707
6708 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6710
6711 Syntax:
6712 """""""
6713
6714 ::
6715
6716       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6717
6718 Overview:
6719 """""""""
6720
6721 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6722 target-specific value indicating the return address of the current
6723 function or one of its callers.
6724
6725 Arguments:
6726 """"""""""
6727
6728 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6729 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6730 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6731 value.
6732
6733 Semantics:
6734 """"""""""
6735
6736 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6737 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6738 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6739 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6740 used for debugging purposes.
6741
6742 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6743 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6744 of the obvious source-language caller.
6745
6746 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6748
6749 Syntax:
6750 """""""
6751
6752 ::
6753
6754       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6755
6756 Overview:
6757 """""""""
6758
6759 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6760 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6761
6762 Arguments:
6763 """"""""""
6764
6765 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6766 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6767 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6768 value.
6769
6770 Semantics:
6771 """"""""""
6772
6773 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6774 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6775 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6776 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6777 used for debugging purposes.
6778
6779 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6780 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6781 of the obvious source-language caller.
6782
6783 .. _int_stacksave:
6784
6785 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6787
6788 Syntax:
6789 """""""
6790
6791 ::
6792
6793       declare i8* @llvm.stacksave()
6794
6795 Overview:
6796 """""""""
6797
6798 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6799 of the function stack, for use with
6800 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6801 implementing language features like scoped automatic variable sized
6802 arrays in C99.
6803
6804 Semantics:
6805 """"""""""
6806
6807 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6808 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6809 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6810 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6811 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6812 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6813 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6814
6815 .. _int_stackrestore:
6816
6817 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6818 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6819
6820 Syntax:
6821 """""""
6822
6823 ::
6824
6825       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6826
6827 Overview:
6828 """""""""
6829
6830 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6831 the function stack to the state it was in when the corresponding
6832 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6833 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6834 sized arrays in C99.
6835
6836 Semantics:
6837 """"""""""
6838
6839 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6840
6841 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6843
6844 Syntax:
6845 """""""
6846
6847 ::
6848
6849       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6850
6851 Overview:
6852 """""""""
6853
6854 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6855 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6856 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6857 its performance characteristics.
6858
6859 Arguments:
6860 """"""""""
6861
6862 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6863 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6864 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6865 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6866 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6867 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6868 arguments must be constant integers.
6869
6870 Semantics:
6871 """"""""""
6872
6873 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6874 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6875 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6876 the processor cache for better performance.
6877
6878 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6880
6881 Syntax:
6882 """""""
6883
6884 ::
6885
6886       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6887
6888 Overview:
6889 """""""""
6890
6891 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6892 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6893 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6894 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6895 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6896 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6897 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6898 allow correlations of simulation runs.
6899
6900 Arguments:
6901 """"""""""
6902
6903 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6904
6905 Semantics:
6906 """"""""""
6907
6908 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6909 that do not support this intrinsic may ignore it.
6910
6911 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6913
6914 Syntax:
6915 """""""
6916
6917 ::
6918
6919       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6920
6921 Overview:
6922 """""""""
6923
6924 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6925 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6926 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6927 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6928 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6929 timings.
6930
6931 Semantics:
6932 """"""""""
6933
6934 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6935 memory. Implementations are allowed to either return a application
6936 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6937 is lowered to a constant 0.
6938
6939 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6940 running at and the host platform.
6941
6942 Standard C Library Intrinsics
6943 -----------------------------
6944
6945 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6946 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6947 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6948 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6949
6950 .. _int_memcpy:
6951
6952 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6954
6955 Syntax:
6956 """""""
6957
6958 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6959 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6960 support all bit widths however.
6961
6962 ::
6963
6964       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6965                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6966       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6967                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6968
6969 Overview:
6970 """""""""
6971
6972 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6973 source location to the destination location.
6974
6975 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6976 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6977 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6978
6979 Arguments:
6980 """"""""""
6981
6982 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6983 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6984 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6985 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6986 boolean indicating a volatile access.
6987
6988 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6989 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6990 are aligned to that boundary.
6991
6992 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6993 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6994 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6995
6996 Semantics:
6997 """"""""""
6998
6999 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7000 source location to the destination location, which are not allowed to
7001 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7002 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7003 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7004
7005 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7007
7008 Syntax:
7009 """""""
7010
7011 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7012 bit width and for different address space. Not all targets support all
7013 bit widths however.
7014
7015 ::
7016
7017       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7018                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7019       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7020                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7021
7022 Overview:
7023 """""""""
7024
7025 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7026 source location to the destination location. It is similar to the
7027 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7028 overlap.
7029
7030 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7031 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7032 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7033
7034 Arguments:
7035 """"""""""
7036
7037 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7038 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7039 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7040 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7041 boolean indicating a volatile access.
7042
7043 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7044 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7045 aligned to that boundary.
7046
7047 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7048 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7049 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7050
7051 Semantics:
7052 """"""""""
7053
7054 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7055 source location to the destination location, which may overlap. It
7056 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7057 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7058 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7059
7060 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7062
7063 Syntax:
7064 """""""
7065
7066 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7067 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7068 support all bit widths.
7069
7070 ::
7071
7072       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7073                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7074       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7075                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7076
7077 Overview:
7078 """""""""
7079
7080 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7081 particular byte value.
7082
7083 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7084 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7085 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7086
7087 Arguments:
7088 """"""""""
7089
7090 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7091 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7092 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7093 argument is the known alignment of the destination location.
7094
7095 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7096 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7097 that boundary.
7098
7099 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7100 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7101 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7102
7103 Semantics:
7104 """"""""""
7105
7106 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7107 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7108 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7109 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7110
7111 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7113
7114 Syntax:
7115 """""""
7116
7117 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7118 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7119 all types however.
7120
7121 ::
7122
7123       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7124       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7125       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7126       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7127       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7128
7129 Overview:
7130 """""""""
7131
7132 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7133 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7134 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7135 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7136 because there is no need to worry about errno being set).
7137 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7138
7139 Arguments:
7140 """"""""""
7141
7142 The argument and return value are floating point numbers of the same
7143 type.
7144
7145 Semantics:
7146 """"""""""
7147
7148 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7149 nonnegative floating point number.
7150
7151 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7153
7154 Syntax:
7155 """""""
7156
7157 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7158 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7159 all types however.
7160
7161 ::
7162
7163       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7164       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7165       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7166       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7167       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7168
7169 Overview:
7170 """""""""
7171
7172 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7173 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7174 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7175 used, the second argument remains a scalar integer value.
7176
7177 Arguments:
7178 """"""""""
7179
7180 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7181 raise to that power.
7182
7183 Semantics:
7184 """"""""""
7185
7186 This function returns the first value raised to the second power with an
7187 unspecified sequence of rounding operations.
7188
7189 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7191
7192 Syntax:
7193 """""""
7194
7195 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7196 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7197 all types however.
7198
7199 ::
7200
7201       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7202       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7203       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7204       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7205       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7206
7207 Overview:
7208 """""""""
7209
7210 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7211
7212 Arguments:
7213 """"""""""
7214
7215 The argument and return value are floating point numbers of the same
7216 type.
7217
7218 Semantics:
7219 """"""""""
7220
7221 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7222 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7223 conditions in the same way.
7224
7225 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7227
7228 Syntax:
7229 """""""
7230
7231 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7232 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7233 all types however.
7234
7235 ::
7236
7237       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7238       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7239       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7240       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7241       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7242
7243 Overview:
7244 """""""""
7245
7246 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7247
7248 Arguments:
7249 """"""""""
7250
7251 The argument and return value are floating point numbers of the same
7252 type.
7253
7254 Semantics:
7255 """"""""""
7256
7257 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7258 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7259 conditions in the same way.
7260
7261 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7263
7264 Syntax:
7265 """""""
7266
7267 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7268 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7269 all types however.
7270
7271 ::
7272
7273       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7274       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7275       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7276       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7277       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7278
7279 Overview:
7280 """""""""
7281
7282 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7283 specified (positive or negative) power.
7284
7285 Arguments:
7286 """"""""""
7287
7288 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7289 to raise to that power.
7290
7291 Semantics:
7292 """"""""""
7293
7294 This function returns the first value raised to the second power,
7295 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7296 handles error conditions in the same way.
7297
7298 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7300
7301 Syntax:
7302 """""""
7303
7304 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7305 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7306 all types however.
7307
7308 ::
7309
7310       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7311       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7312       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7313       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7314       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7315
7316 Overview:
7317 """""""""
7318
7319 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7320
7321 Arguments:
7322 """"""""""
7323
7324 The argument and return value are floating point numbers of the same
7325 type.
7326
7327 Semantics:
7328 """"""""""
7329
7330 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7331 would, and handles error conditions in the same way.
7332
7333 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7335
7336 Syntax:
7337 """""""
7338
7339 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7340 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7341 all types however.
7342
7343 ::
7344
7345       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7346       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7347       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7348       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7349       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7350
7351 Overview:
7352 """""""""
7353
7354 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7355
7356 Arguments:
7357 """"""""""
7358
7359 The argument and return value are floating point numbers of the same
7360 type.
7361
7362 Semantics:
7363 """"""""""
7364
7365 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7366 would, and handles error conditions in the same way.
7367
7368 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7370
7371 Syntax:
7372 """""""
7373
7374 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7375 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7376 all types however.
7377
7378 ::
7379
7380       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7381       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7382       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7383       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7384       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7385
7386 Overview:
7387 """""""""
7388
7389 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7390
7391 Arguments:
7392 """"""""""
7393
7394 The argument and return value are floating point numbers of the same
7395 type.
7396
7397 Semantics:
7398 """"""""""
7399
7400 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7401 would, and handles error conditions in the same way.
7402
7403 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7405
7406 Syntax:
7407 """""""
7408
7409 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7410 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7411 all types however.
7412
7413 ::
7414
7415       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7416       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7417       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7418       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7419       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7420
7421 Overview:
7422 """""""""
7423
7424 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7425
7426 Arguments:
7427 """"""""""
7428
7429 The argument and return value are floating point numbers of the same
7430 type.
7431
7432 Semantics:
7433 """"""""""
7434
7435 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7436 would, and handles error conditions in the same way.
7437
7438 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7440
7441 Syntax:
7442 """""""
7443
7444 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7445 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7446 all types however.
7447
7448 ::
7449
7450       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7451       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7452       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7453       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7454       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7455
7456 Overview:
7457 """""""""
7458
7459 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7460
7461 Arguments:
7462 """"""""""
7463
7464 The argument and return value are floating point numbers of the same
7465 type.
7466
7467 Semantics:
7468 """"""""""
7469
7470 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7471 would, and handles error conditions in the same way.
7472
7473 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7475
7476 Syntax:
7477 """""""
7478
7479 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7480 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7481 all types however.
7482
7483 ::
7484
7485       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7486       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7487       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7488       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7489       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7490
7491 Overview:
7492 """""""""
7493
7494 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7495 operation.
7496
7497 Arguments:
7498 """"""""""
7499
7500 The argument and return value are floating point numbers of the same
7501 type.
7502
7503 Semantics:
7504 """"""""""
7505
7506 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7507 would, and does not set errno.
7508
7509 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7511
7512 Syntax:
7513 """""""
7514
7515 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7516 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7517 all types however.
7518
7519 ::
7520
7521       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7522       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7523       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7524       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7525       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7526
7527 Overview:
7528 """""""""
7529
7530 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7531 operand.
7532
7533 Arguments:
7534 """"""""""
7535
7536 The argument and return value are floating point numbers of the same
7537 type.
7538
7539 Semantics:
7540 """"""""""
7541
7542 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7543 would, and handles error conditions in the same way.
7544
7545 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7546 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7547
7548 Syntax:
7549 """""""
7550
7551 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7552 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7553 all types however.
7554
7555 ::
7556
7557       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7558       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7559       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7560       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7561       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7562
7563 Overview:
7564 """""""""
7565
7566 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7567 first operand and the sign of the second operand.
7568
7569 Arguments:
7570 """"""""""
7571
7572 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7573 type.
7574
7575 Semantics:
7576 """"""""""
7577
7578 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7579 functions would, and handles error conditions in the same way.
7580
7581 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7583
7584 Syntax:
7585 """""""
7586
7587 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7588 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7589 all types however.
7590
7591 ::
7592
7593       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7594       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7595       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7596       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7597       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7598
7599 Overview:
7600 """""""""
7601
7602 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7603
7604 Arguments:
7605 """"""""""
7606
7607 The argument and return value are floating point numbers of the same
7608 type.
7609
7610 Semantics:
7611 """"""""""
7612
7613 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7614 would, and handles error conditions in the same way.
7615
7616 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7618
7619 Syntax:
7620 """""""
7621
7622 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7623 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7624 all types however.
7625
7626 ::
7627
7628       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7629       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7630       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7631       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7632       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7633
7634 Overview:
7635 """""""""
7636
7637 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7638
7639 Arguments:
7640 """"""""""
7641
7642 The argument and return value are floating point numbers of the same
7643 type.
7644
7645 Semantics:
7646 """"""""""
7647
7648 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7649 would, and handles error conditions in the same way.
7650
7651 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7653
7654 Syntax:
7655 """""""
7656
7657 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7658 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7659 all types however.
7660
7661 ::
7662
7663       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7664       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7665       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7666       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7667       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7668
7669 Overview:
7670 """""""""
7671
7672 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7673 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7674
7675 Arguments:
7676 """"""""""
7677
7678 The argument and return value are floating point numbers of the same
7679 type.
7680
7681 Semantics:
7682 """"""""""
7683
7684 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7685 would, and handles error conditions in the same way.
7686
7687 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7689
7690 Syntax:
7691 """""""
7692
7693 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7694 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7695 all types however.
7696
7697 ::
7698
7699       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7700       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7701       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7702       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7703       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7704
7705 Overview:
7706 """""""""
7707
7708 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7709 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7710 operand isn't an integer.
7711
7712 Arguments:
7713 """"""""""
7714
7715 The argument and return value are floating point numbers of the same
7716 type.
7717
7718 Semantics:
7719 """"""""""
7720
7721 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7722 would, and handles error conditions in the same way.
7723
7724 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7726
7727 Syntax:
7728 """""""
7729
7730 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7731 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7732 all types however.
7733
7734 ::
7735
7736       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7737       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7738       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7739       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7740       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7741
7742 Overview:
7743 """""""""
7744
7745 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7746 nearest integer.
7747
7748 Arguments:
7749 """"""""""
7750
7751 The argument and return value are floating point numbers of the same
7752 type.
7753
7754 Semantics:
7755 """"""""""
7756
7757 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7758 functions would, and handles error conditions in the same way.
7759
7760 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7762
7763 Syntax:
7764 """""""
7765
7766 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7767 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7768 all types however.
7769
7770 ::
7771
7772       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7773       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7774       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7775       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7776       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7777
7778 Overview:
7779 """""""""
7780
7781 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7782 nearest integer.
7783
7784 Arguments:
7785 """"""""""
7786
7787 The argument and return value are floating point numbers of the same
7788 type.
7789
7790 Semantics:
7791 """"""""""
7792
7793 This function returns the same values as the libm ``round``
7794 functions would, and handles error conditions in the same way.
7795
7796 Bit Manipulation Intrinsics
7797 ---------------------------
7798
7799 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7800 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7801
7802 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7804
7805 Syntax:
7806 """""""
7807
7808 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7809 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7810
7811 ::
7812
7813       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7814       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7815       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7816
7817 Overview:
7818 """""""""
7819
7820 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7821 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7822 These are useful for performing operations on data that is not in the
7823 target's native byte order.
7824
7825 Semantics:
7826 """"""""""
7827
7828 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7829 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7830 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7831 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7832 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7833 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7834 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7835 respectively).
7836
7837 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7839
7840 Syntax:
7841 """""""
7842
7843 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7844 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7845 support all bit widths or vector types, however.
7846
7847 ::
7848
7849       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7850       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7851       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7852       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7853       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7854       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7855
7856 Overview:
7857 """""""""
7858
7859 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7860 in a value.
7861
7862 Arguments:
7863 """"""""""
7864
7865 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7866 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7867 match the argument type.
7868
7869 Semantics:
7870 """"""""""
7871
7872 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7873 each element of a vector.
7874
7875 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7877
7878 Syntax:
7879 """""""
7880
7881 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7882 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7883 targets support all bit widths or vector types, however.
7884
7885 ::
7886
7887       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7888       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7889       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7890       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7891       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7892       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7893
7894 Overview:
7895 """""""""
7896
7897 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7898 leading zeros in a variable.
7899
7900 Arguments:
7901 """"""""""
7902
7903 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7904 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7905 type must match the first argument type.
7906
7907 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7908 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7909 defined result. Historically some architectures did not provide a
7910 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7911 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7912
7913 Semantics:
7914 """"""""""
7915
7916 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7917 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7918 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7919 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7920 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7921
7922 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7924
7925 Syntax:
7926 """""""
7927
7928 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7929 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7930 support all bit widths or vector types, however.
7931
7932 ::
7933
7934       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7935       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7936       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7937       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7938       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7939       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7940
7941 Overview:
7942 """""""""
7943
7944 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7945 trailing zeros.
7946
7947 Arguments:
7948 """"""""""
7949
7950 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7951 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7952 type must match the first argument type.
7953
7954 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7955 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7956 defined result. Historically some architectures did not provide a
7957 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7958 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7959
7960 Semantics:
7961 """"""""""
7962
7963 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7964 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7965 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7966 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7967 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7968
7969 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7970 -----------------------------------
7971
7972 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7973
7974 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7976
7977 Syntax:
7978 """""""
7979
7980 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7981 on any integer bit width.
7982
7983 ::
7984
7985       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7986       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7987       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7988
7989 Overview:
7990 """""""""
7991
7992 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7993 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7994 occurred during the signed summation.
7995
7996 Arguments:
7997 """"""""""
7998
7999 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8000 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8001 bit width. The second element of the result structure must be of type
8002 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8003 addition.
8004
8005 Semantics:
8006 """"""""""
8007
8008 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8009 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8010 first element of which is the signed summation, and the second element
8011 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8012 overflow.
8013
8014 Examples:
8015 """""""""
8016
8017 .. code-block:: llvm
8018
8019       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8020       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8021       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8022       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8023
8024 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8026
8027 Syntax:
8028 """""""
8029
8030 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8031 on any integer bit width.
8032
8033 ::
8034
8035       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8036       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8037       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8038
8039 Overview:
8040 """""""""
8041
8042 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8043 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8044 occurred during the unsigned summation.
8045
8046 Arguments:
8047 """"""""""
8048
8049 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8050 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8051 bit width. The second element of the result structure must be of type
8052 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8053 addition.
8054
8055 Semantics:
8056 """"""""""
8057
8058 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8059 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8060 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8061 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8062
8063 Examples:
8064 """""""""
8065
8066 .. code-block:: llvm
8067
8068       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8069       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8070       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8071       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8072
8073 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8075
8076 Syntax:
8077 """""""
8078
8079 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8080 on any integer bit width.
8081
8082 ::
8083
8084       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8085       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8086       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8087
8088 Overview:
8089 """""""""
8090
8091 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8092 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8093 overflow occurred during the signed subtraction.
8094
8095 Arguments:
8096 """"""""""
8097
8098 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8099 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8100 bit width. The second element of the result structure must be of type
8101 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8102 subtraction.
8103
8104 Semantics:
8105 """"""""""
8106
8107 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8108 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8109 first element of which is the subtraction, and the second element of
8110 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8111 overflow.
8112
8113 Examples:
8114 """""""""
8115
8116 .. code-block:: llvm
8117
8118       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8119       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8120       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8121       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8122
8123 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8125
8126 Syntax:
8127 """""""
8128
8129 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8130 on any integer bit width.
8131
8132 ::
8133
8134       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8135       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8136       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8137
8138 Overview:
8139 """""""""
8140
8141 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8142 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8143 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8144
8145 Arguments:
8146 """"""""""
8147
8148 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8149 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8150 bit width. The second element of the result structure must be of type
8151 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8152 subtraction.
8153
8154 Semantics:
8155 """"""""""
8156
8157 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8158 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8159 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8160 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8161 overflow.
8162
8163 Examples:
8164 """""""""
8165
8166 .. code-block:: llvm
8167
8168       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8169       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8170       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8171       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8172
8173 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8175
8176 Syntax:
8177 """""""
8178
8179 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8180 on any integer bit width.
8181
8182 ::
8183
8184       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8185       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8186       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8187
8188 Overview:
8189 """""""""
8190
8191 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8192 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8193 overflow occurred during the signed multiplication.
8194
8195 Arguments:
8196 """"""""""
8197
8198 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8199 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8200 bit width. The second element of the result structure must be of type
8201 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8202 multiplication.
8203
8204 Semantics:
8205 """"""""""
8206
8207 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8208 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8209 the first element of which is the multiplication, and the second element
8210 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8211 overflow.
8212
8213 Examples:
8214 """""""""
8215
8216 .. code-block:: llvm
8217
8218       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8219       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8220       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8221       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8222
8223 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8225
8226 Syntax:
8227 """""""
8228
8229 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8230 on any integer bit width.
8231
8232 ::
8233
8234       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8235       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8236       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8237
8238 Overview:
8239 """""""""
8240
8241 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8242 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8243 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8244
8245 Arguments:
8246 """"""""""
8247
8248 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8249 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8250 bit width. The second element of the result structure must be of type
8251 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8252 multiplication.
8253
8254 Semantics:
8255 """"""""""
8256
8257 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8258 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8259 the first element of which is the multiplication, and the second
8260 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8261 resulted in an overflow.
8262
8263 Examples:
8264 """""""""
8265
8266 .. code-block:: llvm
8267
8268       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8269       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8270       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8271       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8272
8273 Specialised Arithmetic Intrinsics
8274 ---------------------------------
8275
8276 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8278
8279 Syntax:
8280 """""""
8281
8282 ::
8283
8284       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8285       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8286
8287 Overview:
8288 """""""""
8289
8290 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8291 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8292 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8293 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8294 and add instructions.
8295
8296 Arguments:
8297 """"""""""
8298
8299 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8300 multiplicands, a and b, and an addend c.
8301
8302 Semantics:
8303 """"""""""
8304
8305 The expression:
8306
8307 ::
8308
8309       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8310
8311 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8312 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8313 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8314 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8315 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8316 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8317
8318 Examples:
8319 """""""""
8320
8321 .. code-block:: llvm
8322
8323       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8324
8325 Half Precision Floating Point Intrinsics
8326 ----------------------------------------
8327
8328 For most target platforms, half precision floating point is a
8329 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8330 but does not support computation in the format.
8331
8332 This means that code must first load the half-precision floating point
8333 value as an i16, then convert it to float with
8334 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8335 then be performed on the float value (including extending to double
8336 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8337 if needed, then converted to i16 with
8338 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8339 i16 value.
8340
8341 .. _int_convert_to_fp16:
8342
8343 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8345
8346 Syntax:
8347 """""""
8348
8349 ::
8350
8351       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8352
8353 Overview:
8354 """""""""
8355
8356 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8357 from single precision floating point format to half precision floating
8358 point format.
8359
8360 Arguments:
8361 """"""""""
8362
8363 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8364 converted.
8365
8366 Semantics:
8367 """"""""""
8368
8369 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8370 from single precision floating point format to half precision floating
8371 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8372 converted number.
8373
8374 Examples:
8375 """""""""
8376
8377 .. code-block:: llvm
8378
8379       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8380       store i16 %res, i16* @x, align 2
8381
8382 .. _int_convert_from_fp16:
8383
8384 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8385 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8386
8387 Syntax:
8388 """""""
8389
8390 ::
8391
8392       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8393
8394 Overview:
8395 """""""""
8396
8397 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8398 conversion from half precision floating point format to single precision
8399 floating point format.
8400
8401 Arguments:
8402 """"""""""
8403
8404 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8405 converted.
8406
8407 Semantics:
8408 """"""""""
8409
8410 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8411 conversion from half single precision floating point format to single
8412 precision floating point format. The input half-float value is
8413 represented by an ``i16`` value.
8414
8415 Examples:
8416 """""""""
8417
8418 .. code-block:: llvm
8419
8420       %a = load i16* @x, align 2
8421       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8422
8423 Debugger Intrinsics
8424 -------------------
8425
8426 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8427 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8428 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8429 document.
8430
8431 Exception Handling Intrinsics
8432 -----------------------------
8433
8434 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8435 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8436 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8437
8438 .. _int_trampoline:
8439
8440 Trampoline Intrinsics
8441 ---------------------
8442
8443 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8444 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8445 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8446 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8447 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8448 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8449 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8450 extension.
8451
8452 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8453 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8454 It can be created as follows:
8455
8456 .. code-block:: llvm
8457
8458       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8459       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8460       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8461       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8462       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8463
8464 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8465 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8466
8467 .. _int_it:
8468
8469 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8471
8472 Syntax:
8473 """""""
8474
8475 ::
8476
8477       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8478
8479 Overview:
8480 """""""""
8481
8482 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8483 turning it into a trampoline.
8484
8485 Arguments:
8486 """"""""""
8487
8488 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8489 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8490 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8491 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8492 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8493 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8494 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8495 bitcast to an ``i8*``.
8496
8497 Semantics:
8498 """"""""""
8499
8500 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8501 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8502 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8503 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8504 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8505 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8506 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8507 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8508 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8509 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8510 modified, then the effect of any later call to the returned function
8511 pointer is undefined.
8512
8513 .. _int_at:
8514
8515 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8517
8518 Syntax:
8519 """""""
8520
8521 ::
8522
8523       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8524
8525 Overview:
8526 """""""""
8527
8528 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8529 a trampoline (passed as ``tramp``).
8530
8531 Arguments:
8532 """"""""""
8533
8534 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8535 code filled in by a previous call to
8536 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8537
8538 Semantics:
8539 """"""""""
8540
8541 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8542 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8543 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8544 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8545 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8546
8547 Memory Use Markers
8548 ------------------
8549
8550 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8551 memory objects and ranges where variables are immutable.
8552
8553 .. _int_lifestart:
8554
8555 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8557
8558 Syntax:
8559 """""""
8560
8561 ::
8562
8563       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8564
8565 Overview:
8566 """""""""
8567
8568 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8569 object's lifetime.
8570
8571 Arguments:
8572 """"""""""
8573
8574 The first argument is a constant integer representing the size of the
8575 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8576 to the object.
8577
8578 Semantics:
8579 """"""""""
8580
8581 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8582 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8583 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8584 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8585
8586 .. _int_lifeend:
8587
8588 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8590
8591 Syntax:
8592 """""""
8593
8594 ::
8595
8596       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8597
8598 Overview:
8599 """""""""
8600
8601 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8602 object's lifetime.
8603
8604 Arguments:
8605 """"""""""
8606
8607 The first argument is a constant integer representing the size of the
8608 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8609 to the object.
8610
8611 Semantics:
8612 """"""""""
8613
8614 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8615 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8616 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8617 object following this intrinsic may be removed as dead.
8618
8619 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8621
8622 Syntax:
8623 """""""
8624
8625 ::
8626
8627       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8628
8629 Overview:
8630 """""""""
8631
8632 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8633 a memory object will not change.
8634
8635 Arguments:
8636 """"""""""
8637
8638 The first argument is a constant integer representing the size of the
8639 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8640 to the object.
8641
8642 Semantics:
8643 """"""""""
8644
8645 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8646 the return value, the referenced memory location is constant and
8647 unchanging.
8648
8649 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8651
8652 Syntax:
8653 """""""
8654
8655 ::
8656
8657       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8658
8659 Overview:
8660 """""""""
8661
8662 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8663 memory object are mutable.
8664
8665 Arguments:
8666 """"""""""
8667
8668 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8669 The second argument is a constant integer representing the size of the
8670 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8671 pointer to the object.
8672
8673 Semantics:
8674 """"""""""
8675
8676 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8677
8678 General Intrinsics
8679 ------------------
8680
8681 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8682 purpose.
8683
8684 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8686
8687 Syntax:
8688 """""""
8689
8690 ::
8691
8692       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8693
8694 Overview:
8695 """""""""
8696
8697 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8698
8699 Arguments:
8700 """"""""""
8701
8702 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8703 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8704 source file name, and the last argument is the line number.
8705
8706 Semantics:
8707 """"""""""
8708
8709 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8710 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8711 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8712 ignored by code generation and optimization.
8713
8714 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8716
8717 Syntax:
8718 """""""
8719
8720 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8721 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8722 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8723 '``0``'.
8724
8725 ::
8726
8727       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8728       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8729       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8730       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8731       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8732
8733 Overview:
8734 """""""""
8735
8736 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8737
8738 Arguments:
8739 """"""""""
8740
8741 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8742 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8743 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8744 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8745
8746 Semantics:
8747 """"""""""
8748
8749 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8750 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8751 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8752 generation and optimization.
8753
8754 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8755 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8756
8757 Syntax:
8758 """""""
8759
8760 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8761 any integer bit width.
8762
8763 ::
8764
8765       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8766       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8767       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8768       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8769       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8770
8771 Overview:
8772 """""""""
8773
8774 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8775
8776 Arguments:
8777 """"""""""
8778
8779 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8780 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8781 global string which is the source file name, and the last argument is
8782 the line number. It returns the value of the first argument.
8783
8784 Semantics:
8785 """"""""""
8786
8787 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8788 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8789 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8790 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8791
8792 '``llvm.trap``' Intrinsic
8793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8794
8795 Syntax:
8796 """""""
8797
8798 ::
8799
8800       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8801
8802 Overview:
8803 """""""""
8804
8805 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8806
8807 Arguments:
8808 """"""""""
8809
8810 None.
8811
8812 Semantics:
8813 """"""""""
8814
8815 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8816 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8817 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8818
8819 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8820 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8821
8822 Syntax:
8823 """""""
8824
8825 ::
8826
8827       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8828
8829 Overview:
8830 """""""""
8831
8832 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8833
8834 Arguments:
8835 """"""""""
8836
8837 None.
8838
8839 Semantics:
8840 """"""""""
8841
8842 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8843 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8844 debugger.
8845
8846 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8848
8849 Syntax:
8850 """""""
8851
8852 ::
8853
8854       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8855
8856 Overview:
8857 """""""""
8858
8859 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8860 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8861 is placed on the stack before local variables.
8862
8863 Arguments:
8864 """"""""""
8865
8866 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8867 The first argument is the value loaded from the stack guard
8868 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8869 enough space to hold the value of the guard.
8870
8871 Semantics:
8872 """"""""""
8873
8874 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8875 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8876 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8877 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8878 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8879 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8880 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8881
8882 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8884
8885 Syntax:
8886 """""""
8887
8888 ::
8889
8890       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8891
8892 Overview:
8893 """""""""
8894
8895 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8896 created stack protector and if they are not equal calls the
8897 ``__stack_chk_fail()`` function.
8898
8899 Arguments:
8900 """"""""""
8901
8902 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8903 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8904
8905 Semantics:
8906 """"""""""
8907
8908 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8909 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8910 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8911
8912 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8913 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8914 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8915 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8916 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8917 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8918 codegen after the tail call decision has occurred.
8919
8920 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8922
8923 Syntax:
8924 """""""
8925
8926 ::
8927
8928       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8929       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8930
8931 Overview:
8932 """""""""
8933
8934 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8935 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8936 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8937 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8938 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8939 other object.
8940
8941 Arguments:
8942 """"""""""
8943
8944 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8945 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8946 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8947 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8948 only accepts constants.
8949
8950 Semantics:
8951 """"""""""
8952
8953 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8954 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8955 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8956 on the ``min`` argument).
8957
8958 '``llvm.expect``' Intrinsic
8959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8960
8961 Syntax:
8962 """""""
8963
8964 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
8965 integer bit width.
8966
8967 ::
8968
8969       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
8970       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8971       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8972
8973 Overview:
8974 """""""""
8975
8976 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8977 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8978
8979 Arguments:
8980 """"""""""
8981
8982 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8983 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8984 constant value, variables are not allowed.
8985
8986 Semantics:
8987 """"""""""
8988
8989 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8990
8991 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8993
8994 Syntax:
8995 """""""
8996
8997 ::
8998
8999       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9000
9001 Overview:
9002 """""""""
9003
9004 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9005 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9006
9007 Arguments:
9008 """"""""""
9009
9010 None.
9011
9012 Semantics:
9013 """"""""""
9014
9015 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9016 by codegen.
9017
9018 Stack Map Intrinsics
9019 --------------------
9020
9021 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9022 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9023 are described in :doc:`StackMaps`.