Initial submission for the attribute group feature.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially
131
132 It also shows a convention that we follow in this document. When
133 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
134 that defines the type and name of value produced.
135
136 High Level Structure
137 ====================
138
139 Module Structure
140 ----------------
141
142 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
143 translation unit of the input programs. Each module consists of
144 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
145 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
146 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
147 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
148
149 .. code-block:: llvm
150
151     ; Declare the string constant as a global constant. 
152     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
153
154     ; External declaration of the puts function 
155     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
156
157     ; Definition of main function
158     define i32 @main() {   ; i32()*  
159       ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
160       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
161
162       ; Call puts function to write out the string to stdout. 
163       call i32 @puts(i8* %cast210)
164       ret i32 0 
165     }
166
167     ; Named metadata
168     !1 = metadata !{i32 42}
169     !foo = !{!1, null}
170
171 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
172 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
173 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
174 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
175
176 In general, a module is made up of a list of global values (where both
177 functions and global variables are global values). Global values are
178 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
179 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
180 following :ref:`linkage types <linkage>`.
181
182 .. _linkage:
183
184 Linkage Types
185 -------------
186
187 All Global Variables and Functions have one of the following types of
188 linkage:
189
190 ``private``
191     Global values with "``private``" linkage are only directly
192     accessible by objects in the current module. In particular, linking
193     code into a module with an private global value may cause the
194     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
195     symbol is private to the module, all references can be updated. This
196     doesn't show up in any symbol table in the object file.
197 ``linker_private``
198     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
199     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
200     they are removed by the linker from the final linked image
201     (executable or dynamic library).
202 ``linker_private_weak``
203     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
204     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
205     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
206     image (executable or dynamic library).
207 ``internal``
208     Similar to private, but the value shows as a local symbol
209     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
210     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
211 ``available_externally``
212     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
213     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
214     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
215     of the definition of the global, which is known to be somewhere
216     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
217     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
218     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
219     not declarations.
220 ``linkonce``
221     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
222     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
223     some forms of inline functions, templates, or other code which must
224     be generated in each translation unit that uses it, but where the
225     body may be overridden with a more definitive definition later.
226     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
227     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
228     inline the body of this function into callers because it doesn't
229     know if this definition of the function is the definitive definition
230     within the program or whether it will be overridden by a stronger
231     definition. To enable inlining and other optimizations, use
232     "``linkonce_odr``" linkage.
233 ``weak``
234     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
235     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
236     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
237     in C source code.
238 ``common``
239     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
240     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
241     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
242     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
243     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
244     must have a zero initializer, and may not be marked
245     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
246     common linkage.
247
248 .. _linkage_appending:
249
250 ``appending``
251     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
252     pointer to array type. When two global variables with appending
253     linkage are linked together, the two global arrays are appended
254     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
255     system linker append together "sections" with identical names when
256     .o files are linked.
257 ``extern_weak``
258     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
259     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
260     instead of being an undefined reference.
261 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
262     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
263     functions with different semantics. Other languages, such as
264     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
265     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
266     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
267     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
268     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
269 ``linkonce_odr_auto_hide``
270     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
271     takes the address of this definition. For instance, functions that
272     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
273     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
274     symbols are removed by the linker from the final linked image
275     (executable or dynamic library).
276 ``external``
277     If none of the above identifiers are used, the global is externally
278     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
279     resolve external symbol references.
280
281 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
282 platform only. They are designed to support importing (exporting)
283 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
284
285 ``dllimport``
286     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
287     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
288     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291 ``dllexport``
292     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
293     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
294     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
295     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
296     name.
297
298 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
299 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
300 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
301 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
302 declarations), they are accessible outside of the current module.
303
304 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
305 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
306
307 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
308 ``weak_odr`` linkages.
309
310 .. _callingconv:
311
312 Calling Conventions
313 -------------------
314
315 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
316 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
317 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
318 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
319 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
320 added in the future:
321
322 "``ccc``" - The C calling convention
323     This calling convention (the default if no other calling convention
324     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
325     convention supports varargs function calls and tolerates some
326     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
327     the function (as does normal C).
328 "``fastcc``" - The fast calling convention
329     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
330     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
331     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
332     code for the target, without having to conform to an externally
333     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
334     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
335     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
336     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
337     match the prototype of the function definition.
338 "``coldcc``" - The cold calling convention
339     This calling convention attempts to make code in the caller as
340     efficient as possible under the assumption that the call is not
341     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
342     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
343     This calling convention does not support varargs and requires the
344     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
345     function definition.
346 "``cc 10``" - GHC convention
347     This calling convention has been implemented specifically for use by
348     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
349     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
350     by disabling callee save registers. This calling convention should
351     not be used lightly but only for specific situations such as an
352     alternative to the *register pinning* performance technique often
353     used when implementing functional programming languages. At the
354     moment only X86 supports this convention and it has the following
355     limitations:
356
357     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
358        floating point types are supported.
359     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
360        floating point parameters.
361
362     This calling convention supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
364     caller and callee are using it.
365 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
366     This calling convention has been implemented specifically for use by
367     the `High-Performance Erlang
368     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
369     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
370     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
371     registers for argument passing than the ordinary C calling
372     convention and defines no callee-saved registers. The calling
373     convention properly supports `tail call
374     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
375     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
376     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
377     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
378     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
379     bit).
380 "``cc <n>``" - Numbered convention
381     Any calling convention may be specified by number, allowing
382     target-specific calling conventions to be used. Target specific
383     calling conventions start at 64.
384
385 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
386 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
387 convention.
388
389 Visibility Styles
390 -----------------
391
392 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
393 styles:
394
395 "``default``" - Default style
396     On targets that use the ELF object file format, default visibility
397     means that the declaration is visible to other modules and, in
398     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
399     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
400     to other modules. Default visibility corresponds to "external
401     linkage" in the language.
402 "``hidden``" - Hidden style
403     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
404     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
405     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
406     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
407     library) can reference it directly.
408 "``protected``" - Protected style
409     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
410     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
411     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
412     cannot be overridden by another module.
413
414 Named Types
415 -----------
416
417 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
418 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
419 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
420 specification is:
421
422 .. code-block:: llvm
423
424     %mytype = type { %mytype*, i32 }
425
426 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
427 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
428 expected with the syntax "%mytype".
429
430 Note that type names are aliases for the structural type that they
431 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
432 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
433 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
434 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
435 render all types of a particular shape. This means that if you have code
436 where two different source types end up having the same LLVM type, that
437 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
438 an important design point and isn't going to change.
439
440 .. _globalvars:
441
442 Global Variables
443 ----------------
444
445 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
446 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
447 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
448 explicit alignment specified.
449
450 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
451 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
452 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
453 TLS model may be specified:
454
455 ``localdynamic``
456     For variables that are only used within the current shared library.
457 ``initialexec``
458     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
459 ``localexec``
460     For variables defined in the executable and only used within it.
461
462 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
463 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
464 more information on under which circumstances the different models may
465 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
466 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
467
468 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
469 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
470 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
471 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
472 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
473 variable.
474
475 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
476 constant, even if the final definition of the global is not. This
477 capability can be used to enable slightly better optimization of the
478 program, but requires the language definition to guarantee that
479 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
480 units that do not include the definition.
481
482 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
483 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
484 always define a pointer to their "content" type because they describe a
485 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
486 pointers.
487
488 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
489 that the address is not significant, only the content. Constants marked
490 like this can be merged with other constants if they have the same
491 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
492 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
493 whose address is significant.
494
495 A global variable may be declared to reside in a target-specific
496 numbered address space. For targets that support them, address spaces
497 may affect how optimizations are performed and/or what target
498 instructions are used to access the variable. The default address space
499 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
500
501 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
502 target supports it, it will emit globals to the section specified.
503
504 By default, global initializers are optimized by assuming that global
505 variables defined within the module are not modified from their
506 initial values before the start of the global initializer.  This is
507 true even for variables potentially accessible from outside the
508 module, including those with external linkage or appearing in
509 ``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
510 variable with ``externally_initialized``.
511
512 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
513 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
514 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
515 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
516 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
517 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
518 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
519 assume that the globals are densely packed in their section and try to
520 iterate over them as an array, alignment padding would break this
521 iteration.
522
523 For example, the following defines a global in a numbered address space
524 with an initializer, section, and alignment:
525
526 .. code-block:: llvm
527
528     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
529
530 The following example defines a thread-local global with the
531 ``initialexec`` TLS model:
532
533 .. code-block:: llvm
534
535     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
536
537 .. _functionstructure:
538
539 Functions
540 ---------
541
542 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
543 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
544 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
545 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
546 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
547 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
548 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
549 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
550 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
551 and a closing curly brace.
552
553 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
554 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
555 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
556 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
557 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
558 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
559 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
560
561 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
562 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
563 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
564 contains a list of instructions, and ends with a
565 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
566 return).
567
568 The first basic block in a function is special in two ways: it is
569 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
570 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
571 the entry block of a function). Because the block can have no
572 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
573
574 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
575 target supports it, it will emit functions to the section specified.
576
577 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
578 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
579 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
580 is specified, the function is forced to have at least that much
581 alignment. All alignments must be a power of 2.
582
583 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
584 be significant and two identical functions can be merged.
585
586 Syntax::
587
588     define [linkage] [visibility]
589            [cconv] [ret attrs]
590            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
591            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
592            [gc] { ... }
593
594 Aliases
595 -------
596
597 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
598 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
599 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
600 :ref:`visibility style <visibility>`.
601
602 Syntax::
603
604     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
605
606 .. _namedmetadatastructure:
607
608 Named Metadata
609 --------------
610
611 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
612 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
613 operands for a named metadata.
614
615 Syntax::
616
617     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
618     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
619     !1 = metadata !{metadata !"one"}
620     !2 = metadata !{metadata !"two"}
621     ; A named metadata.
622     !name = !{!0, !1, !2}
623
624 .. _paramattrs:
625
626 Parameter Attributes
627 --------------------
628
629 The return type and each parameter of a function type may have a set of
630 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
631 used to communicate additional information about the result or
632 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
633 of the function, not of the function type, so functions with different
634 parameter attributes can have the same function type.
635
636 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
637 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
638 For example:
639
640 .. code-block:: llvm
641
642     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
643     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
644     declare signext i8 @returns_signed_char()
645
646 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
647 ``readonly``) come immediately after the argument list.
648
649 Currently, only the following parameter attributes are defined:
650
651 ``zeroext``
652     This indicates to the code generator that the parameter or return
653     value should be zero-extended to the extent required by the target's
654     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
655     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
656 ``signext``
657     This indicates to the code generator that the parameter or return
658     value should be sign-extended to the extent required by the target's
659     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
660     the callee (for a return value).
661 ``inreg``
662     This indicates that this parameter or return value should be treated
663     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
664     a function call or return (usually, by putting it in a register as
665     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
666     two different kinds of registers). Use of this attribute is
667     target-specific.
668 ``byval``
669     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
670     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
671     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
672     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
673     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
674     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
675     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
676     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
677     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
678     values.
679
680     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
681     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
682     form and the known alignment of the pointer specified to the call
683     site. If the alignment is not specified, then the code generator
684     makes a target-specific assumption.
685
686 ``sret``
687     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
688     structure that is the return value of the function in the source
689     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
690     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
691     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
692     the first parameter. This is not a valid attribute for return
693     values.
694 ``noalias``
695     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
696     the argument or return value do not alias pointer values which are
697     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
698     call to the parent function, dependencies between memory references
699     from before or after the call and from those during the call are
700     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
701     value used in that call. The caller shares the responsibility with
702     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
703     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
704     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
705
706     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
707     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
708     though it is slightly weaker.
709
710     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
711     while LLVM's ``noalias`` is.
712 ``nocapture``
713     This indicates that the callee does not make any copies of the
714     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
715     attribute for return values.
716
717 .. _nest:
718
719 ``nest``
720     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
721     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
722     attribute for return values.
723
724 .. _gc:
725
726 Garbage Collector Names
727 -----------------------
728
729 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
730 string:
731
732 .. code-block:: llvm
733
734     define void @f() gc "name" { ... }
735
736 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
737 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
738 support the named garbage collection algorithm.
739
740 .. _attrgrp:
741
742 Attribute Groups
743 ----------------
744
745 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
746 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
747 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
748 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
749 group will capture the important command line flags used to build that file.
750
751 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
752 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
753 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
754 different groups are merged.
755
756 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
757 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
758
759 .. code-block:: llvm
760
761    ; Target-independent attributes:
762    #0 = attributes { alwaysinline alignstack=4 }
763
764    ; Target-dependent attributes:
765    #1 = attributes { "no-sse" }
766
767    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
768    define void @f() #0 #1 { ... }
769
770 .. _fnattrs:
771
772 Function Attributes
773 -------------------
774
775 Function attributes are set to communicate additional information about
776 a function. Function attributes are considered to be part of the
777 function, not of the function type, so functions with different function
778 attributes can have the same function type.
779
780 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
781 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
782 example:
783
784 .. code-block:: llvm
785
786     define void @f() noinline { ... }
787     define void @f() alwaysinline { ... }
788     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
789     define void @f() optsize { ... }
790
791 ``address_safety``
792     This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
793     for this function.
794 ``alignstack(<n>)``
795     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
796     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
797     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
798     parentheses.
799 ``alwaysinline``
800     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
801     this function into callers whenever possible, ignoring any active
802     inlining size threshold for this caller.
803 ``nonlazybind``
804     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
805     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
806     startup time if the function is not called during program startup.
807 ``inlinehint``
808     This attribute indicates that the source code contained a hint that
809     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
810     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
811     inliner.
812 ``naked``
813     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
814     function. This can have very system-specific consequences.
815 ``noduplicate``
816     This attribute indicates that calls to the function cannot be
817     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
818     within its parent function, but may not be duplicated within
819     its parent function.
820
821     A function containing a ``noduplicate`` call may still
822     be an inlining candidate, provided that the call is not
823     duplicated by inlining. That implies that the function has
824     internal linkage and only has one call site, so the original
825     call is dead after inlining.
826 ``noimplicitfloat``
827     This attributes disables implicit floating point instructions.
828 ``noinline``
829     This attribute indicates that the inliner should never inline this
830     function in any situation. This attribute may not be used together
831     with the ``alwaysinline`` attribute.
832 ``noredzone``
833     This attribute indicates that the code generator should not use a
834     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
835 ``noreturn``
836     This function attribute indicates that the function never returns
837     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
838     function ever does dynamically return.
839 ``nounwind``
840     This function attribute indicates that the function never returns
841     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
842     unwind, its runtime behavior is undefined.
843 ``optsize``
844     This attribute suggests that optimization passes and code generator
845     passes make choices that keep the code size of this function low,
846     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
847 ``readnone``
848     This attribute indicates that the function computes its result (or
849     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
850     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
851     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
852     caller functions. It does not write through any pointer arguments
853     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
854     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
855     the ``C++`` exception throwing methods.
856 ``readonly``
857     This attribute indicates that the function does not write through
858     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
859     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
860     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
861     state that may be set in the caller. A readonly function always
862     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
863     called with the same set of arguments and global state. It cannot
864     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
865     methods.
866 ``returns_twice``
867     This attribute indicates that this function can return twice. The C
868     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
869     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
870     functions.
871 ``ssp``
872     This attribute indicates that the function should emit a stack
873     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
874     placed on the stack before the local variables that's checked upon
875     return from the function to see if it has been overwritten. A
876     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
877     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
878
879     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
880     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
881     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
882       ``ssp-buffer-size``.
883
884     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
885     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
886     function will have an ``ssp`` attribute.
887 ``sspreq``
888     This attribute indicates that the function should *always* emit a
889     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
890     attribute.
891
892     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
893     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
894     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
895     an ``sspreq`` attribute.
896 ``sspstrong``
897     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
898     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
899     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
900     will enable protectors for functions with:
901
902     - Arrays of any size and type
903     - Aggregates containing an array of any size and type.
904     - Calls to alloca().
905     - Local variables that have had their address taken.
906
907     This overrides the ``ssp`` function attribute.
908
909     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
910     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
911     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
912 ``uwtable``
913     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
914     an unwind table entry be produce for this function even if we can
915     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
916     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
917     units.
918
919 .. _moduleasm:
920
921 Module-Level Inline Assembly
922 ----------------------------
923
924 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
925 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
926 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
927 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
928
929 .. code-block:: llvm
930
931     module asm "inline asm code goes here"
932     module asm "more can go here"
933
934 The strings can contain any character by escaping non-printable
935 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
936 two digit hex code for the number.
937
938 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
939 assembly code is generated.
940
941 Data Layout
942 -----------
943
944 A module may specify a target specific data layout string that specifies
945 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
946 simply:
947
948 .. code-block:: llvm
949
950     target datalayout = "layout specification"
951
952 The *layout specification* consists of a list of specifications
953 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
954 with a letter and may include other information after the letter to
955 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
956 as follows:
957
958 ``E``
959     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
960     the bits with the most significance have the lowest address
961     location.
962 ``e``
963     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
964     is, the bits with the least significance have the lowest address
965     location.
966 ``S<size>``
967     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
968     promotion of stack variables is limited to the natural stack
969     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
970     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
971     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
972     alignment promotions.
973 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
974     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
975     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
976     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
977     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
978     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
979     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
980 ``i<size>:<abi>:<pref>``
981     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
982     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
983 ``v<size>:<abi>:<pref>``
984     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
985     ``<size>``.
986 ``f<size>:<abi>:<pref>``
987     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
988     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
989     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
990     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
991     targets.
992 ``a<size>:<abi>:<pref>``
993     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
994     ``<size>``.
995 ``s<size>:<abi>:<pref>``
996     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
997     ``<size>``.
998 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
999     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1000     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1001     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1002     this set are considered to support most general arithmetic operations
1003     efficiently.
1004
1005 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1006 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1007 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1008 specifications are given in this list:
1009
1010 -  ``E`` - big endian
1011 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
1012 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1013 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1014 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1015 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1016 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1017 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1018    alignment of 64-bits
1019 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1020 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1021 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1022 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1023 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1024 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1025 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1026
1027 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1028 following rules:
1029
1030 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1031    that specification is used.
1032 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1033    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1034    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1035    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1036    given the default specifications above, the i7 type will use the
1037    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1038    alignment of i64 (largest specified).
1039 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1040    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1041    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1042    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1043
1044 The function of the data layout string may not be what you expect.
1045 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1046 the code generator should use.
1047
1048 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1049 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1050 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1051 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1052 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1053 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1054 that require precise layout information, but this also prevents those
1055 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1056
1057 .. _pointeraliasing:
1058
1059 Pointer Aliasing Rules
1060 ----------------------
1061
1062 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1063 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1064 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1065 to the following rules:
1066
1067 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1068    value it is *based* on.
1069 -  An address of a global variable is associated with the address range
1070    of the variable's storage.
1071 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1072    address range of the allocated storage.
1073 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1074    address.
1075 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1076    a function not defined within LLVM may be associated with address
1077    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1078    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1079    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1080
1081 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1082 following rules:
1083
1084 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1085    on the first operand of the ``getelementptr``.
1086 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1087    ``bitcast``.
1088 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1089    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1090    the pointer's value.
1091 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1092
1093 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1094 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1095
1096 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1097 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1098 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1099 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1100 alignment of the store.
1101
1102 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1103 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1104 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1105 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1106 alias analysis.
1107
1108 .. _volatile:
1109
1110 Volatile Memory Accesses
1111 ------------------------
1112
1113 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1114 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1115 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1116 volatile operations or change their order of execution relative to other
1117 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1118 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1119 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1120
1121 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1122 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1123 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1124 target-legal volatile load/store instructions.
1125
1126 .. admonition:: Rationale
1127
1128  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1129  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1130  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1131  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1132  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1133  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1134  do not violate the frontend's contract with the language.
1135
1136 .. _memmodel:
1137
1138 Memory Model for Concurrent Operations
1139 --------------------------------------
1140
1141 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1142 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1143 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1144 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1145
1146 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1147
1148 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1149 that
1150
1151 -  Is a superset of single-thread program order, and
1152 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1153    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1154    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1155    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1156    Constraints <ordering>`).
1157
1158 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1159 between a thread and signals executing inside that thread.
1160
1161 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1162 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1163 (defined) write operations (store instructions, atomic
1164 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1165 section, initialized globals are considered to have a write of the
1166 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1167 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1168 may see any write to the same byte, except:
1169
1170 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1171    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1172    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1173 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1174    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1175
1176 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1177
1178 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1179    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1180    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1181    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1182    synchronization.)
1183 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1184    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1185 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1186    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1187 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1188    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1189    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1190    constraints on how the choice is made.
1191 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1192
1193 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1194 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1195 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1196 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1197 than one instruction to read the series of bytes.
1198
1199 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1200 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1201 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1202 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1203 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1204 from an address, introducing a store can change a load that may see
1205 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1206
1207 .. _ordering:
1208
1209 Atomic Memory Ordering Constraints
1210 ----------------------------------
1211
1212 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1213 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1214 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1215 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1216 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1217 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1218 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1219 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1220 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1221 differently since they don't take an address. See that instruction's
1222 documentation for details.
1223
1224 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1225 :doc:`Atomics`.
1226
1227 ``unordered``
1228     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1229     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1230     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1231     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1232     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1233     to make them atomic in any interesting way.
1234 ``monotonic``
1235     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1236     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1237     address. All modification orders must be compatible with the
1238     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1239     orders can be combined to a global total order for the whole program
1240     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1241     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1242     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1243     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1244     happens before another atomic read of the same address, the later
1245     read must see the same value or a later value in the address's
1246     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1247     stronger) operations on the same address. If an address is written
1248     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1249     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1250     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1251     ``memory_order_relaxed``.
1252 ``acquire``
1253     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1254     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1255     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1256 ``release``
1257     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1258     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1259     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1260     complete description; see the C++0x definition of a release
1261     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1262     ``memory_order_release``.
1263 ``acq_rel`` (acquire+release)
1264     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1265     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1266 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1267     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1268     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1269     writes), there is a global total order on all
1270     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1271     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1272     modification orders of all the affected addresses. Each
1273     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1274     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1275     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1276
1277 .. _singlethread:
1278
1279 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1280 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1281 other operations running in the same thread (for example, in signal
1282 handlers).
1283
1284 .. _fastmath:
1285
1286 Fast-Math Flags
1287 ---------------
1288
1289 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1290 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1291 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1292 otherwise unsafe floating point operations
1293
1294 ``nnan``
1295    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1296    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1297    NaNs, but the value of the result is undefined.
1298
1299 ``ninf``
1300    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1301    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1302    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1303
1304 ``nsz``
1305    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1306    argument or result as insignificant.
1307
1308 ``arcp``
1309    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1310    argument rather than perform division.
1311
1312 ``fast``
1313    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1314    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1315    flag implies all the others.
1316
1317 .. _typesystem:
1318
1319 Type System
1320 ===========
1321
1322 The LLVM type system is one of the most important features of the
1323 intermediate representation. Being typed enables a number of
1324 optimizations to be performed on the intermediate representation
1325 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1326 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1327 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1328 not feasible to perform on normal three address code representations.
1329
1330 Type Classifications
1331 --------------------
1332
1333 The types fall into a few useful classifications:
1334
1335
1336 .. list-table::
1337    :header-rows: 1
1338
1339    * - Classification
1340      - Types
1341
1342    * - :ref:`integer <t_integer>`
1343      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1344        ``i64``, ...
1345
1346    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1347      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1348        ``ppc_fp128``
1349
1350
1351    * - first class
1352
1353        .. _t_firstclass:
1354
1355      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1356        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1357        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1358        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1359
1360    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1361      - :ref:`label <t_label>`,
1362        :ref:`void <t_void>`,
1363        :ref:`integer <t_integer>`,
1364        :ref:`floating point <t_floating>`,
1365        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1366        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1367
1368    * - :ref:`derived <t_derived>`
1369      - :ref:`array <t_array>`,
1370        :ref:`function <t_function>`,
1371        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1372        :ref:`structure <t_struct>`,
1373        :ref:`vector <t_vector>`,
1374        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1375
1376 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1377 Values of these types are the only ones which can be produced by
1378 instructions.
1379
1380 .. _t_primitive:
1381
1382 Primitive Types
1383 ---------------
1384
1385 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1386 system.
1387
1388 .. _t_integer:
1389
1390 Integer Type
1391 ^^^^^^^^^^^^
1392
1393 Overview:
1394 """""""""
1395
1396 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1397 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1398 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1399
1400 Syntax:
1401 """""""
1402
1403 ::
1404
1405       iN
1406
1407 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1408 value.
1409
1410 Examples:
1411 """""""""
1412
1413 +----------------+------------------------------------------------+
1414 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1415 +----------------+------------------------------------------------+
1416 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1417 +----------------+------------------------------------------------+
1418 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1419 +----------------+------------------------------------------------+
1420
1421 .. _t_floating:
1422
1423 Floating Point Types
1424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1425
1426 .. list-table::
1427    :header-rows: 1
1428
1429    * - Type
1430      - Description
1431
1432    * - ``half``
1433      - 16-bit floating point value
1434
1435    * - ``float``
1436      - 32-bit floating point value
1437
1438    * - ``double``
1439      - 64-bit floating point value
1440
1441    * - ``fp128``
1442      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1443
1444    * - ``x86_fp80``
1445      -  80-bit floating point value (X87)
1446
1447    * - ``ppc_fp128``
1448      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1449
1450 .. _t_x86mmx:
1451
1452 X86mmx Type
1453 ^^^^^^^^^^^
1454
1455 Overview:
1456 """""""""
1457
1458 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1459 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1460 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1461 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1462 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1463 of this type.
1464
1465 Syntax:
1466 """""""
1467
1468 ::
1469
1470       x86mmx
1471
1472 .. _t_void:
1473
1474 Void Type
1475 ^^^^^^^^^
1476
1477 Overview:
1478 """""""""
1479
1480 The void type does not represent any value and has no size.
1481
1482 Syntax:
1483 """""""
1484
1485 ::
1486
1487       void
1488
1489 .. _t_label:
1490
1491 Label Type
1492 ^^^^^^^^^^
1493
1494 Overview:
1495 """""""""
1496
1497 The label type represents code labels.
1498
1499 Syntax:
1500 """""""
1501
1502 ::
1503
1504       label
1505
1506 .. _t_metadata:
1507
1508 Metadata Type
1509 ^^^^^^^^^^^^^
1510
1511 Overview:
1512 """""""""
1513
1514 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1515 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1516
1517 Syntax:
1518 """""""
1519
1520 ::
1521
1522       metadata
1523
1524 .. _t_derived:
1525
1526 Derived Types
1527 -------------
1528
1529 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1530 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1531 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1532 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1533 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1534 as the element type of another array.
1535
1536 .. _t_aggregate:
1537
1538 Aggregate Types
1539 ^^^^^^^^^^^^^^^
1540
1541 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1542 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1543 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1544 aggregate types.
1545
1546 .. _t_array:
1547
1548 Array Type
1549 ^^^^^^^^^^
1550
1551 Overview:
1552 """""""""
1553
1554 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1555 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1556 elements) and an underlying data type.
1557
1558 Syntax:
1559 """""""
1560
1561 ::
1562
1563       [<# elements> x <elementtype>]
1564
1565 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1566 be any type with a size.
1567
1568 Examples:
1569 """""""""
1570
1571 +------------------+--------------------------------------+
1572 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1573 +------------------+--------------------------------------+
1574 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1575 +------------------+--------------------------------------+
1576 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1577 +------------------+--------------------------------------+
1578
1579 Here are some examples of multidimensional arrays:
1580
1581 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1582 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1583 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1584 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1585 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1586 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1587 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1588
1589 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1590 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1591 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1592 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1593 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1594 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1595 example.
1596
1597 .. _t_function:
1598
1599 Function Type
1600 ^^^^^^^^^^^^^
1601
1602 Overview:
1603 """""""""
1604
1605 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1606 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1607 of a function type is a first class type or a void type.
1608
1609 Syntax:
1610 """""""
1611
1612 ::
1613
1614       <returntype> (<parameter list>)
1615
1616 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1617 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1618 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1619 Variable argument functions can access their arguments with the
1620 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1621 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1622
1623 Examples:
1624 """""""""
1625
1626 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1627 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1628 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1629 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1630 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1631 | ``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. |
1632 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1633 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1634 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1635
1636 .. _t_struct:
1637
1638 Structure Type
1639 ^^^^^^^^^^^^^^
1640
1641 Overview:
1642 """""""""
1643
1644 The structure type is used to represent a collection of data members
1645 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1646 a size.
1647
1648 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1649 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1650 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1651 '``insertvalue``' instructions.
1652
1653 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1654 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1655 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1656 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1657 required to match what the underlying code generator expects.
1658
1659 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1660 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1661 identified types are always defined at the top level with a name.
1662 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1663 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1664 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1665
1666 Syntax:
1667 """""""
1668
1669 ::
1670
1671       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1672       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1673
1674 Examples:
1675 """""""""
1676
1677 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1678 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1679 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1680 | ``{ 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``.  |
1681 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1682 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1683 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1684
1685 .. _t_opaque:
1686
1687 Opaque Structure Types
1688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1689
1690 Overview:
1691 """""""""
1692
1693 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1694 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1695 notion of a forward declared structure.
1696
1697 Syntax:
1698 """""""
1699
1700 ::
1701
1702       %X = type opaque
1703       %52 = type opaque
1704
1705 Examples:
1706 """""""""
1707
1708 +--------------+-------------------+
1709 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1710 +--------------+-------------------+
1711
1712 .. _t_pointer:
1713
1714 Pointer Type
1715 ^^^^^^^^^^^^
1716
1717 Overview:
1718 """""""""
1719
1720 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1721 commonly used to reference objects in memory.
1722
1723 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1724 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1725 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1726 are target-specific.
1727
1728 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1729 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1730
1731 Syntax:
1732 """""""
1733
1734 ::
1735
1736       <type> *
1737
1738 Examples:
1739 """""""""
1740
1741 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1742 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1743 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1744 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1745 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1746 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1747 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1748
1749 .. _t_vector:
1750
1751 Vector Type
1752 ^^^^^^^^^^^
1753
1754 Overview:
1755 """""""""
1756
1757 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1758 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1759 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1760 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1761 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1762
1763 Syntax:
1764 """""""
1765
1766 ::
1767
1768       < <# elements> x <elementtype> >
1769
1770 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1771 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1772 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1773
1774 Examples:
1775 """""""""
1776
1777 +-------------------+--------------------------------------------------+
1778 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1779 +-------------------+--------------------------------------------------+
1780 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1781 +-------------------+--------------------------------------------------+
1782 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1783 +-------------------+--------------------------------------------------+
1784 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1785 +-------------------+--------------------------------------------------+
1786
1787 Constants
1788 =========
1789
1790 LLVM has several different basic types of constants. This section
1791 describes them all and their syntax.
1792
1793 Simple Constants
1794 ----------------
1795
1796 **Boolean constants**
1797     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1798     of the ``i1`` type.
1799 **Integer constants**
1800     Standard integers (such as '4') are constants of the
1801     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1802     integer types.
1803 **Floating point constants**
1804     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1805     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1806     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1807     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1808     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1809     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1810     point <t_floating>` type.
1811 **Null pointer constants**
1812     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1813     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1814
1815 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1816 floating point constants. For example, the form
1817 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1818 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1819 constants are required (and the only time that they are generated by the
1820 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1821 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1822 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1823 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1824 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1825
1826 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1827 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1828 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1829 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1830 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1831 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1832 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1833 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1834 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1835 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
1836 supported target uses this format. Long doubles will only work if they
1837 match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
1838 (half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
1839 digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
1840
1841 There are no constants of type x86mmx.
1842
1843 Complex Constants
1844 -----------------
1845
1846 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1847 constants and smaller complex constants.
1848
1849 **Structure constants**
1850     Structure constants are represented with notation similar to
1851     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1852     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1853     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1854     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1855     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1856     must match those specified by the type.
1857 **Array constants**
1858     Array constants are represented with notation similar to array type
1859     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1860     square brackets (``[]``)). For example:
1861     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1862     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1863     match those specified by the type.
1864 **Vector constants**
1865     Vector constants are represented with notation similar to vector
1866     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1867     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1868     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1869     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1870     elements must match those specified by the type.
1871 **Zero initialization**
1872     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1873     value to zero of *any* type, including scalar and
1874     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1875     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1876     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1877 **Metadata node**
1878     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1879     type <t_metadata>`. For example:
1880     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1881     constants that are meant to be interpreted as part of the
1882     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1883     information such as debug info.
1884
1885 Global Variable and Function Addresses
1886 --------------------------------------
1887
1888 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1889 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1890 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1891 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1892 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1893 file:
1894
1895 .. code-block:: llvm
1896
1897     @X = global i32 17
1898     @Y = global i32 42
1899     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1900
1901 .. _undefvalues:
1902
1903 Undefined Values
1904 ----------------
1905
1906 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1907 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1908 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1909 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1910
1911 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1912 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1913 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1914 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1915
1916 .. code-block:: llvm
1917
1918       %A = add %X, undef
1919       %B = sub %X, undef
1920       %C = xor %X, undef
1921     Safe:
1922       %A = undef
1923       %B = undef
1924       %C = undef
1925
1926 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1927 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1928
1929 .. code-block:: llvm
1930
1931       %A = or %X, undef
1932       %B = and %X, undef
1933     Safe:
1934       %A = -1
1935       %B = 0
1936     Unsafe:
1937       %A = undef
1938       %B = undef
1939
1940 These logical operations have bits that are not always affected by the
1941 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1942 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1943 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1944 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1945 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1946 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1947 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1948 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1949
1950 .. code-block:: llvm
1951
1952       %A = select undef, %X, %Y
1953       %B = select undef, 42, %Y
1954       %C = select %X, %Y, undef
1955     Safe:
1956       %A = %X     (or %Y)
1957       %B = 42     (or %Y)
1958       %C = %Y
1959     Unsafe:
1960       %A = undef
1961       %B = undef
1962       %C = undef
1963
1964 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1965 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1966 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1967 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1968 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1969 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1970 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1971
1972 .. code-block:: llvm
1973
1974       %A = xor undef, undef
1975
1976       %B = undef
1977       %C = xor %B, %B
1978
1979       %D = undef
1980       %E = icmp lt %D, 4
1981       %F = icmp gte %D, 4
1982
1983     Safe:
1984       %A = undef
1985       %B = undef
1986       %C = undef
1987       %D = undef
1988       %E = undef
1989       %F = undef
1990
1991 This example points out that two '``undef``' operands are not
1992 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
1993 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
1994 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
1995 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
1996 its value over its "live range". This is true because the variable
1997 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
1998 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
1999 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2000 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2001 uses with" concept would not hold.
2002
2003 .. code-block:: llvm
2004
2005       %A = fdiv undef, %X
2006       %B = fdiv %X, undef
2007     Safe:
2008       %A = undef
2009     b: unreachable
2010
2011 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2012 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2013 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2014 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2015 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2016 However, in the second example, we can make a more aggressive
2017 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2018 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2019 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2020 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2021 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2022 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2023
2024 .. code-block:: llvm
2025
2026     a:  store undef -> %X
2027     b:  store %X -> undef
2028     Safe:
2029     a: <deleted>
2030     b: unreachable
2031
2032 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2033 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2034 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2035 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2036 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2037
2038 .. _poisonvalues:
2039
2040 Poison Values
2041 -------------
2042
2043 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2044 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2045 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2046 which results in undefined behavior.
2047
2048 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2049 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2050 the ``nsw`` flag.
2051
2052 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2053
2054 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2055 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2056    their dynamic predecessor basic block.
2057 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2058    in the dynamic callers of their functions.
2059 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2060    instructions that dynamically transfer control back to them.
2061 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2062    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2063    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2064 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2065    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2066    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2067    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2068 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2069    most recent preceding instruction with externally visible side
2070    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2071    operations <volatile>`.)
2072 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2073    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2074    multiple successors and the instruction is always executed when
2075    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2076    when control is transferred to another.
2077 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2078    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2079    be different if the terminator had transferred control to a different
2080    successor.
2081 -  Dependence is transitive.
2082
2083 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2084 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2085 on a poison value has undefined behavior.
2086
2087 Here are some examples:
2088
2089 .. code-block:: llvm
2090
2091     entry:
2092       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2093       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2094       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2095       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2096
2097       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2098       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2099
2100       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2101
2102       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2103       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2104       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2105       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2106
2107       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2108       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2109
2110     true:
2111       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2112                                            ; it has undefined behavior.
2113       br label %end
2114
2115     end:
2116       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2117                                            ; Both edges into this PHI are
2118                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2119                                            ; always results in a poison value.
2120
2121       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2122                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2123                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2124
2125       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2126                                            ; The same branch again, but this time the
2127                                            ; true block doesn't have side effects.
2128
2129     second_true:
2130       ; No side effects!
2131       ret void
2132
2133     second_end:
2134       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2135                                            ; on the store in %end. Also, it is
2136                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2137                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2138                                            ; behavior in this example).
2139
2140 .. _blockaddress:
2141
2142 Addresses of Basic Blocks
2143 -------------------------
2144
2145 ``blockaddress(@function, %block)``
2146
2147 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2148 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2149 Taking the address of the entry block is illegal.
2150
2151 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2152 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2153 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2154 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2155 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2156 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2157 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2158 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2159 instruction.
2160
2161 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2162 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2163
2164 Constant Expressions
2165 --------------------
2166
2167 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2168 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2169 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2170 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2171 The following is the syntax for constant expressions:
2172
2173 ``trunc (CST to TYPE)``
2174     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2175     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2176 ``zext (CST to TYPE)``
2177     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2178     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2179 ``sext (CST to TYPE)``
2180     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2181     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2182 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2183     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2184     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2185     must be floating point.
2186 ``fpext (CST to TYPE)``
2187     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2188     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2189     floating point.
2190 ``fptoui (CST to TYPE)``
2191     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2192     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2193     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2194     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2195     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2196 ``fptosi (CST to TYPE)``
2197     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2198     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2199     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2200     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2201     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2202 ``uitofp (CST to TYPE)``
2203     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2204     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2205     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2206     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2207     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2208 ``sitofp (CST to TYPE)``
2209     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2210     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2211     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2212     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2213     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2214 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2215     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2216     constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2217     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2218     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2219 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2220     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2221     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2222     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2223     This one is *really* dangerous!
2224 ``bitcast (CST to TYPE)``
2225     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2226     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2227     instruction <i_bitcast>`.
2228 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2229     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2230     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2231     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2232     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2233 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2234     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2235 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2236     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2237 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2238     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2239 ``extractelement (VAL, IDX)``
2240     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2241     constants.
2242 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2243     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2244     constants.
2245 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2246     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2247     constants.
2248 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2249     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2250     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2251     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2252     least one index value must be specified.
2253 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2254     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2255     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2256     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2257     value must be specified.
2258 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2259     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2260     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2261     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2262     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2263     operations on floating point values are allowed).
2264
2265 Other Values
2266 ============
2267
2268 Inline Assembler Expressions
2269 ----------------------------
2270
2271 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2272 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2273 value represents the inline assembler as a string (containing the
2274 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2275 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2276 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2277 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2278 assembler expression is:
2279
2280 .. code-block:: llvm
2281
2282     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2283
2284 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2285 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2286 Thus, typically we have:
2287
2288 .. code-block:: llvm
2289
2290     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2291
2292 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2293 marked as having side effects. This is done through the use of the
2294 '``sideeffect``' keyword, like so:
2295
2296 .. code-block:: llvm
2297
2298     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2299
2300 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2301 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2302 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2303 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2304 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2305 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2306
2307 .. code-block:: llvm
2308
2309     call void asm alignstack "eieio", ""()
2310
2311 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2312 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2313 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2314 the only supported dialects. An example is:
2315
2316 .. code-block:: llvm
2317
2318     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2319
2320 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2321 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2322 keyword last.
2323
2324 Inline Asm Metadata
2325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2326
2327 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2328 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2329 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2330 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2331 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2332 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2333 it. For example:
2334
2335 .. code-block:: llvm
2336
2337     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2338     ...
2339     !42 = !{ i32 1234567 }
2340
2341 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2342 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2343 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2344 occurs on.
2345
2346 .. _metadata:
2347
2348 Metadata Nodes and Metadata Strings
2349 -----------------------------------
2350
2351 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2352 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2353 code generator. One example application of metadata is source-level
2354 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2355 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2356 preceding exclamation point ('``!``').
2357
2358 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2359 contain any character by escaping non-printable characters with
2360 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2361 "``!"test\00"``".
2362
2363 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2364 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2365 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2366 their operand. For example:
2367
2368 .. code-block:: llvm
2369
2370     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2371
2372 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2373 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2374 example:
2375
2376 .. code-block:: llvm
2377
2378     !foo =  metadata !{!4, !3}
2379
2380 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2381 function is using two metadata arguments:
2382
2383 .. code-block:: llvm
2384
2385     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2386
2387 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2388 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2389
2390 .. code-block:: llvm
2391
2392     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2393
2394 More information about specific metadata nodes recognized by the
2395 optimizers and code generator is found below.
2396
2397 '``tbaa``' Metadata
2398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2399
2400 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2401 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2402 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2403 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2404 custom alias analysis behavior for other languages.
2405
2406 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2407 to three fields, e.g.:
2408
2409 .. code-block:: llvm
2410
2411     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2412     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2413     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2414     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2415
2416 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2417 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2418 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2419 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2420 common names.
2421
2422 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2423 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2424 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2425 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2426 from multiple front-ends is handled conservatively.
2427
2428 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2429 indicates that the type is "constant" (meaning
2430 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2431 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2432
2433 '``tbaa.struct``' Metadata
2434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2435
2436 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2437 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2438 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2439 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2440 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2441 of the aggregate.
2442
2443 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2444 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2445
2446 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2447 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2448 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2449 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2450 its tbaa tag. e.g.:
2451
2452 .. code-block:: llvm
2453
2454     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2455
2456 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2457 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2458 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2459
2460 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2461 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2462 does not carry useful data and need not be preserved.
2463
2464 '``fpmath``' Metadata
2465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2466
2467 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2468 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2469 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2470 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2471 it. ULP is defined as follows:
2472
2473     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2474     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2475     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2476     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2477     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2478
2479 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2480 number representing the maximum relative error, for example:
2481
2482 .. code-block:: llvm
2483
2484     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2485
2486 '``range``' Metadata
2487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2488
2489 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2490 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2491 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2492 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2493 pair has the following properties:
2494
2495 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2496 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2497 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2498 -  The range is allowed to wrap.
2499 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2500    ``a!=b``.
2501
2502 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2503 they must be non-contiguous.
2504
2505 Examples:
2506
2507 .. code-block:: llvm
2508
2509       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2510       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2511       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2512       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2513     ...
2514     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2515     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2516     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2517     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2518
2519 Module Flags Metadata
2520 =====================
2521
2522 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2523 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2524 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2525 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2526 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2527 look it up.
2528
2529 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2530 Each triplet has the following form:
2531
2532 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2533    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2534    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2535    described below.
2536 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2537    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2538    including entries with the **Require** behavior).
2539 -  The third element is the value of the flag.
2540
2541 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2542 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2543 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2544 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2545 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2546 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2547
2548 The following behaviors are supported:
2549
2550 .. list-table::
2551    :header-rows: 1
2552    :widths: 10 90
2553
2554    * - Value
2555      - Behavior
2556
2557    * - 1
2558      - **Error**
2559            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2560            is that of the operands.
2561
2562    * - 2
2563      - **Warning**
2564            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2565            operand for the flag from the first module being linked.
2566
2567    * - 3
2568      - **Require**
2569            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2570            specified value after linking is performed. The value must be a
2571            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2572            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2573            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2574            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2575            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2576
2577    * - 4
2578      - **Override**
2579            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2580            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2581            differ, an error will be emitted.
2582
2583    * - 5
2584      - **Append**
2585            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2586
2587    * - 6
2588      - **AppendUnique**
2589            Appends the two values, which are required to be metadata
2590            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2591            during the append operation.
2592
2593 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2594 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2595 value) or **Override**.
2596
2597 An example of module flags:
2598
2599 .. code-block:: llvm
2600
2601     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2602     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2603     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2604     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2605       metadata !{
2606         metadata !"foo", i32 1
2607       }
2608     }
2609     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2610
2611 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2612    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2613    values are not equal.
2614
2615 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2616    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2617    '37'.
2618
2619 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2620    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2621    warning if their values are not equal.
2622
2623 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2624
2625    ::
2626
2627        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2628
2629    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2630    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2631    performed.
2632
2633 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2634 ----------------------------------------------------
2635
2636 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2637 collection in a special section called "image info". The metadata
2638 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2639 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2640 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2641 be merged rather than appended together.
2642
2643 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2644 following key-value pairs:
2645
2646 .. list-table::
2647    :header-rows: 1
2648    :widths: 30 70
2649
2650    * - Key
2651      - Value
2652
2653    * - ``Objective-C Version``
2654      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2655
2656    * - ``Objective-C Image Info Version``
2657      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2658        always 0.
2659
2660    * - ``Objective-C Image Info Section``
2661      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2662        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2663        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2664        Objective-C ABI version 2.
2665
2666    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2667      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2668        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2669        collection supported.
2670
2671    * - ``Objective-C GC Only``
2672      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2673        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2674        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2675
2676 Some important flag interactions:
2677
2678 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2679    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2680    2, then the resulting module has the
2681    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2682 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2683    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2684
2685 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2686 --------------------------------------------
2687
2688 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2689 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2690 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2691 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2692
2693 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2694 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2695 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2696 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2697 list of metadata strings defining linker options.
2698
2699 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2700 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2701 framework::
2702
2703     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options", 
2704        metadata !{
2705           metadata !{ metadata !"-lz" },
2706           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2707     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2708
2709 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2710 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2711 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2712 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2713 assembly writer or object file emitter.
2714
2715 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2716 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2717 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2718
2719 Intrinsic Global Variables
2720 ==========================
2721
2722 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2723 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2724 All globals of this sort should have a section specified as
2725 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2726 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2727
2728 The '``llvm.used``' Global Variable
2729 -----------------------------------
2730
2731 The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
2732 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2733 pointers to global variables and functions which may optionally have a
2734 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2735 use of it is:
2736
2737 .. code-block:: llvm
2738
2739     @X = global i8 4
2740     @Y = global i32 123
2741
2742     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2743        i8* @X,
2744        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2745     ], section "llvm.metadata"
2746
2747 If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
2748 compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
2749 there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
2750 variable has internal linkage and no references other than that from the
2751 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
2752 represent references from inline asms and other things the compiler
2753 cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2754
2755 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2756 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2757 molesting the symbol.
2758
2759 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2760 --------------------------------------------
2761
2762 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2763 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2764 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2765 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2766 by ``@llvm.used``.
2767
2768 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2769 and should not be exposed to source languages.
2770
2771 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2772 -------------------------------------------
2773
2774 .. code-block:: llvm
2775
2776     %0 = type { i32, void ()* }
2777     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2778
2779 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2780 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2781 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2782 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2783 is not defined.
2784
2785 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2786 -------------------------------------------
2787
2788 .. code-block:: llvm
2789
2790     %0 = type { i32, void ()* }
2791     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2792
2793 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2794 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2795 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2796 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2797 defined.
2798
2799 Instruction Reference
2800 =====================
2801
2802 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2803 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2804 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2805 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2806 :ref:`other instructions <otherops>`.
2807
2808 .. _terminators:
2809
2810 Terminator Instructions
2811 -----------------------
2812
2813 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2814 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2815 block should be executed after the current block is finished. These
2816 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2817 control flow, not values (the one exception being the
2818 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2819
2820 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2821 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2822 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2823 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2824
2825 .. _i_ret:
2826
2827 '``ret``' Instruction
2828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2829
2830 Syntax:
2831 """""""
2832
2833 ::
2834
2835       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2836       ret void                 ; Return from void function
2837
2838 Overview:
2839 """""""""
2840
2841 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2842 a value) from a function back to the caller.
2843
2844 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2845 value and then causes control flow, and one that just causes control
2846 flow to occur.
2847
2848 Arguments:
2849 """"""""""
2850
2851 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2852 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2853 class <t_firstclass>`' type.
2854
2855 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2856 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2857 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2858 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2859 value.
2860
2861 Semantics:
2862 """"""""""
2863
2864 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
2865 the calling function's context. If the caller is a
2866 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
2867 instruction after the call. If the caller was an
2868 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
2869 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
2870 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
2871 value.
2872
2873 Example:
2874 """"""""
2875
2876 .. code-block:: llvm
2877
2878       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
2879       ret void                        ; Return from a void function
2880       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
2881
2882 .. _i_br:
2883
2884 '``br``' Instruction
2885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2886
2887 Syntax:
2888 """""""
2889
2890 ::
2891
2892       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
2893       br label <dest>          ; Unconditional branch
2894
2895 Overview:
2896 """""""""
2897
2898 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
2899 different basic block in the current function. There are two forms of
2900 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
2901 unconditional branch.
2902
2903 Arguments:
2904 """"""""""
2905
2906 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
2907 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
2908 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
2909
2910 Semantics:
2911 """"""""""
2912
2913 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
2914 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
2915 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
2916 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
2917
2918 Example:
2919 """"""""
2920
2921 .. code-block:: llvm
2922
2923     Test:
2924       %cond = icmp eq i32 %a, %b
2925       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
2926     IfEqual:
2927       ret i32 1
2928     IfUnequal:
2929       ret i32 0
2930
2931 .. _i_switch:
2932
2933 '``switch``' Instruction
2934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2935
2936 Syntax:
2937 """""""
2938
2939 ::
2940
2941       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
2942
2943 Overview:
2944 """""""""
2945
2946 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
2947 several different places. It is a generalization of the '``br``'
2948 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
2949 destinations.
2950
2951 Arguments:
2952 """"""""""
2953
2954 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
2955 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
2956 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
2957 is not allowed to contain duplicate constant entries.
2958
2959 Semantics:
2960 """"""""""
2961
2962 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
2963 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
2964 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
2965 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
2966 to the default destination.
2967
2968 Implementation:
2969 """""""""""""""
2970
2971 Depending on properties of the target machine and the particular
2972 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
2973 different ways. For example, it could be generated as a series of
2974 chained conditional branches or with a lookup table.
2975
2976 Example:
2977 """"""""
2978
2979 .. code-block:: llvm
2980
2981      ; Emulate a conditional br instruction
2982      %Val = zext i1 %value to i32
2983      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
2984
2985      ; Emulate an unconditional br instruction
2986      switch i32 0, label %dest [ ]
2987
2988      ; Implement a jump table:
2989      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
2990                                          i32 1, label %onone
2991                                          i32 2, label %ontwo ]
2992
2993 .. _i_indirectbr:
2994
2995 '``indirectbr``' Instruction
2996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2997
2998 Syntax:
2999 """""""
3000
3001 ::
3002
3003       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3004
3005 Overview:
3006 """""""""
3007
3008 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3009 label within the current function, whose address is specified by
3010 "``address``". Address must be derived from a
3011 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3012
3013 Arguments:
3014 """"""""""
3015
3016 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3017 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3018 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3019 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3020
3021 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3022 accurate understanding of the CFG.
3023
3024 Semantics:
3025 """"""""""
3026
3027 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3028 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3029 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3030 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3031
3032 Implementation:
3033 """""""""""""""
3034
3035 This is typically implemented with a jump through a register.
3036
3037 Example:
3038 """"""""
3039
3040 .. code-block:: llvm
3041
3042      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3043
3044 .. _i_invoke:
3045
3046 '``invoke``' Instruction
3047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3048
3049 Syntax:
3050 """""""
3051
3052 ::
3053
3054       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3055                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3056
3057 Overview:
3058 """""""""
3059
3060 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3061 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3062 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3063 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3064 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3065 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3066 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3067 nearest "exception" label.
3068
3069 The '``exception``' label is a `landing
3070 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3071 '``exception``' label is required to have the
3072 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3073 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3074 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3075 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3076 instruction, so that the important information contained within the
3077 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3078
3079 Arguments:
3080 """"""""""
3081
3082 This instruction requires several arguments:
3083
3084 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3085    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3086    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3087 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3088    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3089    are valid here.
3090 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3091    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3092    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3093    branching off an arbitrary pointer to function value.
3094 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3095    function to be invoked.
3096 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3097    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3098    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3099    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3100    extra arguments can be specified.
3101 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3102    executes a '``ret``' instruction.
3103 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3104    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3105    mechanism.
3106 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3107    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3108    attributes are valid here.
3109
3110 Semantics:
3111 """"""""""
3112
3113 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3114 instruction in most regards. The primary difference is that it
3115 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3116 library to unwind the stack.
3117
3118 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3119 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3120 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3121 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3122
3123 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3124 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3125 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3126 return value is available.
3127
3128 Example:
3129 """"""""
3130
3131 .. code-block:: llvm
3132
3133       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3134                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3135       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3136                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3137
3138 .. _i_resume:
3139
3140 '``resume``' Instruction
3141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3142
3143 Syntax:
3144 """""""
3145
3146 ::
3147
3148       resume <type> <value>
3149
3150 Overview:
3151 """""""""
3152
3153 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3154 successors.
3155
3156 Arguments:
3157 """"""""""
3158
3159 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3160 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3161 function.
3162
3163 Semantics:
3164 """"""""""
3165
3166 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3167 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3168 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3169
3170 Example:
3171 """"""""
3172
3173 .. code-block:: llvm
3174
3175       resume { i8*, i32 } %exn
3176
3177 .. _i_unreachable:
3178
3179 '``unreachable``' Instruction
3180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3181
3182 Syntax:
3183 """""""
3184
3185 ::
3186
3187       unreachable
3188
3189 Overview:
3190 """""""""
3191
3192 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3193 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3194 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3195 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3196
3197 Semantics:
3198 """"""""""
3199
3200 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3201
3202 .. _binaryops:
3203
3204 Binary Operations
3205 -----------------
3206
3207 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3208 They require two operands of the same type, execute an operation on
3209 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3210 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3211 result value has the same type as its operands.
3212
3213 There are several different binary operators:
3214
3215 .. _i_add:
3216
3217 '``add``' Instruction
3218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3219
3220 Syntax:
3221 """""""
3222
3223 ::
3224
3225       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3226       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3227       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3228       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3229
3230 Overview:
3231 """""""""
3232
3233 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3234
3235 Arguments:
3236 """"""""""
3237
3238 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3239 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3240 arguments must have identical types.
3241
3242 Semantics:
3243 """"""""""
3244
3245 The value produced is the integer sum of the two operands.
3246
3247 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3248 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3249 the result.
3250
3251 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3252 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3253
3254 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3255 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3256 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3257 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3258
3259 Example:
3260 """"""""
3261
3262 .. code-block:: llvm
3263
3264       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3265
3266 .. _i_fadd:
3267
3268 '``fadd``' Instruction
3269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3270
3271 Syntax:
3272 """""""
3273
3274 ::
3275
3276       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3277
3278 Overview:
3279 """""""""
3280
3281 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3282
3283 Arguments:
3284 """"""""""
3285
3286 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3287 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3288 Both arguments must have identical types.
3289
3290 Semantics:
3291 """"""""""
3292
3293 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3294 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3295 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3296 optimizations:
3297
3298 Example:
3299 """"""""
3300
3301 .. code-block:: llvm
3302
3303       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3304
3305 '``sub``' Instruction
3306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3307
3308 Syntax:
3309 """""""
3310
3311 ::
3312
3313       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3314       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3315       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3316       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3317
3318 Overview:
3319 """""""""
3320
3321 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3322
3323 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3324 instruction present in most other intermediate representations.
3325
3326 Arguments:
3327 """"""""""
3328
3329 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3330 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3331 arguments must have identical types.
3332
3333 Semantics:
3334 """"""""""
3335
3336 The value produced is the integer difference of the two operands.
3337
3338 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3339 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3340 the result.
3341
3342 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3343 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3344
3345 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3346 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3347 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3348 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3349
3350 Example:
3351 """"""""
3352
3353 .. code-block:: llvm
3354
3355       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3356       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3357
3358 .. _i_fsub:
3359
3360 '``fsub``' Instruction
3361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3362
3363 Syntax:
3364 """""""
3365
3366 ::
3367
3368       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3369
3370 Overview:
3371 """""""""
3372
3373 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3374
3375 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3376 instruction present in most other intermediate representations.
3377
3378 Arguments:
3379 """"""""""
3380
3381 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3382 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3383 Both arguments must have identical types.
3384
3385 Semantics:
3386 """"""""""
3387
3388 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3389 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3390 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3391 unsafe floating point optimizations:
3392
3393 Example:
3394 """"""""
3395
3396 .. code-block:: llvm
3397
3398       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3399       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3400
3401 '``mul``' Instruction
3402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3403
3404 Syntax:
3405 """""""
3406
3407 ::
3408
3409       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3410       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3411       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3412       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3413
3414 Overview:
3415 """""""""
3416
3417 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3418
3419 Arguments:
3420 """"""""""
3421
3422 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3423 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3424 arguments must have identical types.
3425
3426 Semantics:
3427 """"""""""
3428
3429 The value produced is the integer product of the two operands.
3430
3431 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3432 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3433 bit width of the result.
3434
3435 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3436 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3437 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3438 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3439 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3440 product.
3441
3442 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3443 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3444 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3445 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3446
3447 Example:
3448 """"""""
3449
3450 .. code-block:: llvm
3451
3452       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3453
3454 .. _i_fmul:
3455
3456 '``fmul``' Instruction
3457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3458
3459 Syntax:
3460 """""""
3461
3462 ::
3463
3464       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3465
3466 Overview:
3467 """""""""
3468
3469 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3470
3471 Arguments:
3472 """"""""""
3473
3474 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3475 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3476 Both arguments must have identical types.
3477
3478 Semantics:
3479 """"""""""
3480
3481 The value produced is the floating point product of the two operands.
3482 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3483 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3484 unsafe floating point optimizations:
3485
3486 Example:
3487 """"""""
3488
3489 .. code-block:: llvm
3490
3491       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3492
3493 '``udiv``' Instruction
3494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3495
3496 Syntax:
3497 """""""
3498
3499 ::
3500
3501       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3502       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3503
3504 Overview:
3505 """""""""
3506
3507 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3508
3509 Arguments:
3510 """"""""""
3511
3512 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3513 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3514 arguments must have identical types.
3515
3516 Semantics:
3517 """"""""""
3518
3519 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3520
3521 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3522 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3523
3524 Division by zero leads to undefined behavior.
3525
3526 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3527 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3528 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3529
3530 Example:
3531 """"""""
3532
3533 .. code-block:: llvm
3534
3535       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3536
3537 '``sdiv``' Instruction
3538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3539
3540 Syntax:
3541 """""""
3542
3543 ::
3544
3545       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3546       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3547
3548 Overview:
3549 """""""""
3550
3551 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3552
3553 Arguments:
3554 """"""""""
3555
3556 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3557 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3558 arguments must have identical types.
3559
3560 Semantics:
3561 """"""""""
3562
3563 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3564 rounded towards zero.
3565
3566 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3567 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3568
3569 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3570 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3571 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3572
3573 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3574 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3575
3576 Example:
3577 """"""""
3578
3579 .. code-block:: llvm
3580
3581       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3582
3583 .. _i_fdiv:
3584
3585 '``fdiv``' Instruction
3586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3587
3588 Syntax:
3589 """""""
3590
3591 ::
3592
3593       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3594
3595 Overview:
3596 """""""""
3597
3598 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3599
3600 Arguments:
3601 """"""""""
3602
3603 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3604 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3605 Both arguments must have identical types.
3606
3607 Semantics:
3608 """"""""""
3609
3610 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3611 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3612 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3613 unsafe floating point optimizations:
3614
3615 Example:
3616 """"""""
3617
3618 .. code-block:: llvm
3619
3620       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3621
3622 '``urem``' Instruction
3623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3624
3625 Syntax:
3626 """""""
3627
3628 ::
3629
3630       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3631
3632 Overview:
3633 """""""""
3634
3635 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3636 division of its two arguments.
3637
3638 Arguments:
3639 """"""""""
3640
3641 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3642 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3643 arguments must have identical types.
3644
3645 Semantics:
3646 """"""""""
3647
3648 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3649 This instruction always performs an unsigned division to get the
3650 remainder.
3651
3652 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3653 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3654
3655 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3656
3657 Example:
3658 """"""""
3659
3660 .. code-block:: llvm
3661
3662       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3663
3664 '``srem``' Instruction
3665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3666
3667 Syntax:
3668 """""""
3669
3670 ::
3671
3672       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3673
3674 Overview:
3675 """""""""
3676
3677 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3678 division of its two operands. This instruction can also take
3679 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3680 must be integers.
3681
3682 Arguments:
3683 """"""""""
3684
3685 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3686 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3687 arguments must have identical types.
3688
3689 Semantics:
3690 """"""""""
3691
3692 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3693 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3694 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3695 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3696 difference, see `The Math
3697 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3698 table of how this is implemented in various languages, please see
3699 `Wikipedia: modulo
3700 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3701
3702 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3703 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3704
3705 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3706 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3707 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3708 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3709 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3710 result of the division and the remainder.)
3711
3712 Example:
3713 """"""""
3714
3715 .. code-block:: llvm
3716
3717       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3718
3719 .. _i_frem:
3720
3721 '``frem``' Instruction
3722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3723
3724 Syntax:
3725 """""""
3726
3727 ::
3728
3729       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3730
3731 Overview:
3732 """""""""
3733
3734 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3735 its two operands.
3736
3737 Arguments:
3738 """"""""""
3739
3740 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3741 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3742 Both arguments must have identical types.
3743
3744 Semantics:
3745 """"""""""
3746
3747 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3748 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3749 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3750 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3751
3752 Example:
3753 """"""""
3754
3755 .. code-block:: llvm
3756
3757       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3758
3759 .. _bitwiseops:
3760
3761 Bitwise Binary Operations
3762 -------------------------
3763
3764 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3765 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3766 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3767 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3768 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3769
3770 '``shl``' Instruction
3771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3772
3773 Syntax:
3774 """""""
3775
3776 ::
3777
3778       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3779       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3780       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3781       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3782
3783 Overview:
3784 """""""""
3785
3786 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3787 a specified number of bits.
3788
3789 Arguments:
3790 """"""""""
3791
3792 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3793 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3794 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3795
3796 Semantics:
3797 """"""""""
3798
3799 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3800 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3801 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3802 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3803 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3804 in ``op2``.
3805
3806 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3807 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3808 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3809 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3810 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3811 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3812 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3813
3814 Example:
3815 """"""""
3816
3817 .. code-block:: llvm
3818
3819       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3820       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3821       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3822       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3823       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3824
3825 '``lshr``' Instruction
3826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3827
3828 Syntax:
3829 """""""
3830
3831 ::
3832
3833       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3834       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3835
3836 Overview:
3837 """""""""
3838
3839 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3840 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3841
3842 Arguments:
3843 """"""""""
3844
3845 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3846 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3847 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3848
3849 Semantics:
3850 """"""""""
3851
3852 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3853 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3854 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3855 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3856 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3857 corresponding shift amount in ``op2``.
3858
3859 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
3860 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3861 non-zero.
3862
3863 Example:
3864 """"""""
3865
3866 .. code-block:: llvm
3867
3868       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3869       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3870       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3871       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
3872       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
3873       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
3874
3875 '``ashr``' Instruction
3876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3877
3878 Syntax:
3879 """""""
3880
3881 ::
3882
3883       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3884       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3885
3886 Overview:
3887 """""""""
3888
3889 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
3890 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
3891 extension.
3892
3893 Arguments:
3894 """"""""""
3895
3896 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
3897 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3898 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3899
3900 Semantics:
3901 """"""""""
3902
3903 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
3904 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
3905 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3906 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3907 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3908 corresponding shift amount in ``op2``.
3909
3910 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
3911 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3912 non-zero.
3913
3914 Example:
3915 """"""""
3916
3917 .. code-block:: llvm
3918
3919       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3920       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3921       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3922       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
3923       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
3924       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
3925
3926 '``and``' Instruction
3927 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3928
3929 Syntax:
3930 """""""
3931
3932 ::
3933
3934       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3935
3936 Overview:
3937 """""""""
3938
3939 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
3940 operands.
3941
3942 Arguments:
3943 """"""""""
3944
3945 The two arguments to the '``and``' instruction must be
3946 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3947 arguments must have identical types.
3948
3949 Semantics:
3950 """"""""""
3951
3952 The truth table used for the '``and``' instruction is:
3953
3954 +-----+-----+-----+
3955 | In0 | In1 | Out |
3956 +-----+-----+-----+
3957 |   0 |   0 |   0 |
3958 +-----+-----+-----+
3959 |   0 |   1 |   0 |
3960 +-----+-----+-----+
3961 |   1 |   0 |   0 |
3962 +-----+-----+-----+
3963 |   1 |   1 |   1 |
3964 +-----+-----+-----+
3965
3966 Example:
3967 """"""""
3968
3969 .. code-block:: llvm
3970
3971       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
3972       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
3973       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
3974
3975 '``or``' Instruction
3976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3977
3978 Syntax:
3979 """""""
3980
3981 ::
3982
3983       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3984
3985 Overview:
3986 """""""""
3987
3988 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
3989 two operands.
3990
3991 Arguments:
3992 """"""""""
3993
3994 The two arguments to the '``or``' instruction must be
3995 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3996 arguments must have identical types.
3997
3998 Semantics:
3999 """"""""""
4000
4001 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4002
4003 +-----+-----+-----+
4004 | In0 | In1 | Out |
4005 +-----+-----+-----+
4006 |   0 |   0 |   0 |
4007 +-----+-----+-----+
4008 |   0 |   1 |   1 |
4009 +-----+-----+-----+
4010 |   1 |   0 |   1 |
4011 +-----+-----+-----+
4012 |   1 |   1 |   1 |
4013 +-----+-----+-----+
4014
4015 Example:
4016 """"""""
4017
4018 ::
4019
4020       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4021       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4022       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4023
4024 '``xor``' Instruction
4025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4026
4027 Syntax:
4028 """""""
4029
4030 ::
4031
4032       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4033
4034 Overview:
4035 """""""""
4036
4037 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4038 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4039 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4040
4041 Arguments:
4042 """"""""""
4043
4044 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4045 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4046 arguments must have identical types.
4047
4048 Semantics:
4049 """"""""""
4050
4051 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4052
4053 +-----+-----+-----+
4054 | In0 | In1 | Out |
4055 +-----+-----+-----+
4056 |   0 |   0 |   0 |
4057 +-----+-----+-----+
4058 |   0 |   1 |   1 |
4059 +-----+-----+-----+
4060 |   1 |   0 |   1 |
4061 +-----+-----+-----+
4062 |   1 |   1 |   0 |
4063 +-----+-----+-----+
4064
4065 Example:
4066 """"""""
4067
4068 .. code-block:: llvm
4069
4070       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4071       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4072       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4073       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4074
4075 Vector Operations
4076 -----------------
4077
4078 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4079 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4080 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4081 While LLVM does directly support these vector operations, many
4082 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4083 take full advantage of a specific target.
4084
4085 .. _i_extractelement:
4086
4087 '``extractelement``' Instruction
4088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4089
4090 Syntax:
4091 """""""
4092
4093 ::
4094
4095       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4096
4097 Overview:
4098 """""""""
4099
4100 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4101 from a vector at a specified index.
4102
4103 Arguments:
4104 """"""""""
4105
4106 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4107 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4108 the position from which to extract the element. The index may be a
4109 variable.
4110
4111 Semantics:
4112 """"""""""
4113
4114 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4115 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4116 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4117
4118 Example:
4119 """"""""
4120
4121 .. code-block:: llvm
4122
4123       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4124
4125 .. _i_insertelement:
4126
4127 '``insertelement``' Instruction
4128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4129
4130 Syntax:
4131 """""""
4132
4133 ::
4134
4135       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4136
4137 Overview:
4138 """""""""
4139
4140 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4141 vector at a specified index.
4142
4143 Arguments:
4144 """"""""""
4145
4146 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4147 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4148 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4149 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4150 index may be a variable.
4151
4152 Semantics:
4153 """"""""""
4154
4155 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4156 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4157 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4158 undefined.
4159
4160 Example:
4161 """"""""
4162
4163 .. code-block:: llvm
4164
4165       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4166
4167 .. _i_shufflevector:
4168
4169 '``shufflevector``' Instruction
4170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4171
4172 Syntax:
4173 """""""
4174
4175 ::
4176
4177       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4178
4179 Overview:
4180 """""""""
4181
4182 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4183 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4184 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4185
4186 Arguments:
4187 """"""""""
4188
4189 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4190 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4191 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4192 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4193 same as the element type of the first two operands.
4194
4195 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4196 constant integer or undef values.
4197
4198 Semantics:
4199 """"""""""
4200
4201 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4202 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4203 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4204 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4205 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4206 only one vector.
4207
4208 Example:
4209 """"""""
4210
4211 .. code-block:: llvm
4212
4213       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4214                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4215       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4216                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4217       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4218                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4219       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4220                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4221
4222 Aggregate Operations
4223 --------------------
4224
4225 LLVM supports several instructions for working with
4226 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4227
4228 .. _i_extractvalue:
4229
4230 '``extractvalue``' Instruction
4231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4232
4233 Syntax:
4234 """""""
4235
4236 ::
4237
4238       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4239
4240 Overview:
4241 """""""""
4242
4243 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4244 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4245
4246 Arguments:
4247 """"""""""
4248
4249 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4250 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4251 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4252 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4253
4254 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4255
4256 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4257    omitted and assumed to be zero.
4258 -  At least one index must be specified.
4259 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4260
4261 Semantics:
4262 """"""""""
4263
4264 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4265 the index operands.
4266
4267 Example:
4268 """"""""
4269
4270 .. code-block:: llvm
4271
4272       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4273
4274 .. _i_insertvalue:
4275
4276 '``insertvalue``' Instruction
4277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4278
4279 Syntax:
4280 """""""
4281
4282 ::
4283
4284       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4285
4286 Overview:
4287 """""""""
4288
4289 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4290 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4291
4292 Arguments:
4293 """"""""""
4294
4295 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4296 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4297 a first-class value to insert. The following operands are constant
4298 indices indicating the position at which to insert the value in a
4299 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4300 to insert must have the same type as the value identified by the
4301 indices.
4302
4303 Semantics:
4304 """"""""""
4305
4306 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4307 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4308 indices is that of ``elt``.
4309
4310 Example:
4311 """"""""
4312
4313 .. code-block:: llvm
4314
4315       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4316       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4317       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4318
4319 .. _memoryops:
4320
4321 Memory Access and Addressing Operations
4322 ---------------------------------------
4323
4324 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4325 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4326 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4327 memory in LLVM.
4328
4329 .. _i_alloca:
4330
4331 '``alloca``' Instruction
4332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4333
4334 Syntax:
4335 """""""
4336
4337 ::
4338
4339       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4340
4341 Overview:
4342 """""""""
4343
4344 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4345 currently executing function, to be automatically released when this
4346 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4347 generic address space (address space zero).
4348
4349 Arguments:
4350 """"""""""
4351
4352 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4353 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4354 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4355 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4356 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4357 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4358 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4359 any convenient boundary compatible with the type.
4360
4361 '``type``' may be any sized type.
4362
4363 Semantics:
4364 """"""""""
4365
4366 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4367 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4368 memory is automatically released when the function returns. The
4369 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4370 variables that must have an address available. When the function returns
4371 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4372 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4373 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4374 is not specified.
4375
4376 Example:
4377 """"""""
4378
4379 .. code-block:: llvm
4380
4381       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4382       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4383       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4384       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4385
4386 .. _i_load:
4387
4388 '``load``' Instruction
4389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4390
4391 Syntax:
4392 """""""
4393
4394 ::
4395
4396       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4397       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4398       !<index> = !{ i32 1 }
4399
4400 Overview:
4401 """""""""
4402
4403 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4404
4405 Arguments:
4406 """"""""""
4407
4408 The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
4409 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4410 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4411 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4412 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4413 operations <volatile>`.
4414
4415 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4416 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4417 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4418 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4419 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4420 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4421 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4422 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4423 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4424 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4425 any defined semantics for atomic loads.
4426
4427 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4428 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4429 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
4430 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4431 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4432 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4433 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4434
4435 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4436 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
4437 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4438 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4439 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4440 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4441 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4442
4443 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4444 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
4445 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4446 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4447 address points to memory which does not change value during program
4448 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4449 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4450
4451 Semantics:
4452 """"""""""
4453
4454 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4455 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4456 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4457 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4458 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4459 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4460 written using a store of the same type.
4461
4462 Examples:
4463 """""""""
4464
4465 .. code-block:: llvm
4466
4467       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4468       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4469       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4470
4471 .. _i_store:
4472
4473 '``store``' Instruction
4474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4475
4476 Syntax:
4477 """""""
4478
4479 ::
4480
4481       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4482       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4483
4484 Overview:
4485 """""""""
4486
4487 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4488
4489 Arguments:
4490 """"""""""
4491
4492 There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
4493 and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
4494 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4495 the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4496 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4497 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4498 operations <volatile>`.
4499
4500 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4501 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4502 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4503 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4504 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4505 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4506 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4507 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4508 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4509 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4510 have any defined semantics for atomic stores.
4511
4512 The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
4513 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4514 or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
4515 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4516 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4517 alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
4518 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4519 safe.
4520
4521 The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
4522 name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
4523 value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
4524 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4525 be reused in the cache. The code generator may select special
4526 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4527 x86.
4528
4529 Semantics:
4530 """"""""""
4531
4532 The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
4533 location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
4534 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4535 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4536 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4537 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4538 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4539 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4540
4541 Example:
4542 """"""""
4543
4544 .. code-block:: llvm
4545
4546       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4547       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4548       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4549
4550 .. _i_fence:
4551
4552 '``fence``' Instruction
4553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4554
4555 Syntax:
4556 """""""
4557
4558 ::
4559
4560       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4561
4562 Overview:
4563 """""""""
4564
4565 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4566 between operations.
4567
4568 Arguments:
4569 """"""""""
4570
4571 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4572 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4573 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4574
4575 Semantics:
4576 """"""""""
4577
4578 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4579 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4580 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4581 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4582 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4583 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4584 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4585 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4586 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4587 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4588 *happens-before* edge.
4589
4590 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4591 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4592 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4593
4594 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4595 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4596 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4597
4598 Example:
4599 """"""""
4600
4601 .. code-block:: llvm
4602
4603       fence acquire                          ; yields {void}
4604       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4605
4606 .. _i_cmpxchg:
4607
4608 '``cmpxchg``' Instruction
4609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4610
4611 Syntax:
4612 """""""
4613
4614 ::
4615
4616       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4617
4618 Overview:
4619 """""""""
4620
4621 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4622 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4623 equal, it stores a new value into the memory.
4624
4625 Arguments:
4626 """"""""""
4627
4628 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4629 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4630 address, and a new value to place at that address if the compared values
4631 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4632 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4633 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4634 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4635 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4636 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4637 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4638
4639 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4640 synchronizes with other atomic operations.
4641
4642 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4643 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4644 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4645 respect to all other code in the system.
4646
4647 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4648 equal to the size in memory of the operand.
4649
4650 Semantics:
4651 """"""""""
4652
4653 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4654 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4655 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4656 returned.
4657
4658 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4659 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4660 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4661 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4662
4663 Example:
4664 """"""""
4665
4666 .. code-block:: llvm
4667
4668     entry:
4669       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4670       br label %loop
4671
4672     loop:
4673       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4674       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4675       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4676       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4677       br i1 %success, label %done, label %loop
4678
4679     done:
4680       ...
4681
4682 .. _i_atomicrmw:
4683
4684 '``atomicrmw``' Instruction
4685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4686
4687 Syntax:
4688 """""""
4689
4690 ::
4691
4692       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4693
4694 Overview:
4695 """""""""
4696
4697 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4698
4699 Arguments:
4700 """"""""""
4701
4702 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4703 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4704 operation. The operation must be one of the following keywords:
4705
4706 -  xchg
4707 -  add
4708 -  sub
4709 -  and
4710 -  nand
4711 -  or
4712 -  xor
4713 -  max
4714 -  min
4715 -  umax
4716 -  umin
4717
4718 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4719 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4720 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4721 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4722 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4723 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4724 operations <volatile>`.
4725
4726 Semantics:
4727 """"""""""
4728
4729 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4730 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4731 value at the location is returned. The modification is specified by the
4732 operation argument:
4733
4734 -  xchg: ``*ptr = val``
4735 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4736 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4737 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4738 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4739 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4740 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4741 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4742 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4743 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4744    comparison)
4745 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4746    comparison)
4747
4748 Example:
4749 """"""""
4750
4751 .. code-block:: llvm
4752
4753       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4754
4755 .. _i_getelementptr:
4756
4757 '``getelementptr``' Instruction
4758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4759
4760 Syntax:
4761 """""""
4762
4763 ::
4764
4765       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4766       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4767       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4768
4769 Overview:
4770 """""""""
4771
4772 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4773 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4774 address calculation only and does not access memory.
4775
4776 Arguments:
4777 """"""""""
4778
4779 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4780 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4781 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4782 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4783 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4784 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4785 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4786 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4787 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4788 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4789 would require loading the pointer before continuing calculation.
4790
4791 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4792 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4793 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4794 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4795 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4796 required to be constant. These integers are treated as signed values
4797 where relevant.
4798
4799 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4800 to LLVM:
4801
4802 .. code-block:: c
4803
4804     struct RT {
4805       char A;
4806       int B[10][20];
4807       char C;
4808     };
4809     struct ST {
4810       int X;
4811       double Y;
4812       struct RT Z;
4813     };
4814
4815     int *foo(struct ST *s) {
4816       return &s[1].Z.B[5][13];
4817     }
4818
4819 The LLVM code generated by Clang is:
4820
4821 .. code-block:: llvm
4822
4823     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4824     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4825
4826     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4827     entry:
4828       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4829       ret i32* %arrayidx
4830     }
4831
4832 Semantics:
4833 """"""""""
4834
4835 In the example above, the first index is indexing into the
4836 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4837 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4838 indexes into the third element of the structure, yielding a
4839 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4840 structure. The third index indexes into the second element of the
4841 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4842 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4843 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4844 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4845
4846 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4847 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4848 for the given testcase is equivalent to:
4849
4850 .. code-block:: llvm
4851
4852     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4853       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4854       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4855       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4856       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4857       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4858       ret i32* %t5
4859     }
4860
4861 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
4862 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
4863 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
4864 of the addresses that would be formed by successive addition of the
4865 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
4866 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
4867 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
4868 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
4869 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
4870 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
4871
4872 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
4873 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
4874 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
4875 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
4876 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
4877 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
4878 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
4879 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
4880 information.
4881
4882 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
4883 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
4884
4885 Example:
4886 """"""""
4887
4888 .. code-block:: llvm
4889
4890         ; yields [12 x i8]*:aptr
4891         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
4892         ; yields i8*:vptr
4893         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
4894         ; yields i8*:eptr
4895         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
4896         ; yields i32*:iptr
4897         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
4898
4899 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
4900 must be a vector with the same number of elements. For example:
4901
4902 .. code-block:: llvm
4903
4904      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
4905
4906 Conversion Operations
4907 ---------------------
4908
4909 The instructions in this category are the conversion instructions
4910 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
4911 various bit conversions on the operand.
4912
4913 '``trunc .. to``' Instruction
4914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4915
4916 Syntax:
4917 """""""
4918
4919 ::
4920
4921       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4922
4923 Overview:
4924 """""""""
4925
4926 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
4927
4928 Arguments:
4929 """"""""""
4930
4931 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
4932 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
4933 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4934 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
4935 types are not allowed.
4936
4937 Semantics:
4938 """"""""""
4939
4940 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
4941 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
4942 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
4943 It will always truncate bits.
4944
4945 Example:
4946 """"""""
4947
4948 .. code-block:: llvm
4949
4950       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
4951       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
4952       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
4953       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
4954
4955 '``zext .. to``' Instruction
4956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4957
4958 Syntax:
4959 """""""
4960
4961 ::
4962
4963       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4964
4965 Overview:
4966 """""""""
4967
4968 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
4969
4970 Arguments:
4971 """"""""""
4972
4973 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4974 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4975 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4976 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4977
4978 Semantics:
4979 """"""""""
4980
4981 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
4982 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
4983
4984 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
4985
4986 Example:
4987 """"""""
4988
4989 .. code-block:: llvm
4990
4991       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
4992       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
4993       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4994
4995 '``sext .. to``' Instruction
4996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4997
4998 Syntax:
4999 """""""
5000
5001 ::
5002
5003       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5004
5005 Overview:
5006 """""""""
5007
5008 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5009
5010 Arguments:
5011 """"""""""
5012
5013 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5014 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5015 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5016 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5017
5018 Semantics:
5019 """"""""""
5020
5021 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5022 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5023 of the type ``ty2``.
5024
5025 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5026
5027 Example:
5028 """"""""
5029
5030 .. code-block:: llvm
5031
5032       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5033       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5034       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5035
5036 '``fptrunc .. to``' Instruction
5037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5038
5039 Syntax:
5040 """""""
5041
5042 ::
5043
5044       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5045
5046 Overview:
5047 """""""""
5048
5049 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5050
5051 Arguments:
5052 """"""""""
5053
5054 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5055 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5056 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5057 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5058
5059 Semantics:
5060 """"""""""
5061
5062 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5063 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5064 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5065 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5066
5067 Example:
5068 """"""""
5069
5070 .. code-block:: llvm
5071
5072       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5073       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5074
5075 '``fpext .. to``' Instruction
5076 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5077
5078 Syntax:
5079 """""""
5080
5081 ::
5082
5083       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5084
5085 Overview:
5086 """""""""
5087
5088 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5089 point value.
5090
5091 Arguments:
5092 """"""""""
5093
5094 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5095 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5096 to. The source type must be smaller than the destination type.
5097
5098 Semantics:
5099 """"""""""
5100
5101 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5102 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5103 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5104 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5105 *no-op cast* for a floating point cast.
5106
5107 Example:
5108 """"""""
5109
5110 .. code-block:: llvm
5111
5112       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5113       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5114
5115 '``fptoui .. to``' Instruction
5116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5117
5118 Syntax:
5119 """""""
5120
5121 ::
5122
5123       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5124
5125 Overview:
5126 """""""""
5127
5128 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5129 integer equivalent of type ``ty2``.
5130
5131 Arguments:
5132 """"""""""
5133
5134 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5135 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5136 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5137 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5138 type with the same number of elements as ``ty``
5139
5140 Semantics:
5141 """"""""""
5142
5143 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5144 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5145 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5146 are undefined.
5147
5148 Example:
5149 """"""""
5150
5151 .. code-block:: llvm
5152
5153       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5154       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5155       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5156
5157 '``fptosi .. to``' Instruction
5158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5159
5160 Syntax:
5161 """""""
5162
5163 ::
5164
5165       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5166
5167 Overview:
5168 """""""""
5169
5170 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5171 ``value`` to type ``ty2``.
5172
5173 Arguments:
5174 """"""""""
5175
5176 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5177 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5178 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5179 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5180 type with the same number of elements as ``ty``
5181
5182 Semantics:
5183 """"""""""
5184
5185 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5186 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5187 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5188 are undefined.
5189
5190 Example:
5191 """"""""
5192
5193 .. code-block:: llvm
5194
5195       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5196       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5197       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5198
5199 '``uitofp .. to``' Instruction
5200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5201
5202 Syntax:
5203 """""""
5204
5205 ::
5206
5207       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5208
5209 Overview:
5210 """""""""
5211
5212 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5213 and converts that value to the ``ty2`` type.
5214
5215 Arguments:
5216 """"""""""
5217
5218 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5219 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5220 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5221 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5222 type with the same number of elements as ``ty``
5223
5224 Semantics:
5225 """"""""""
5226
5227 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5228 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5229 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5230 are undefined.
5231
5232 Example:
5233 """"""""
5234
5235 .. code-block:: llvm
5236
5237       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5238       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5239
5240 '``sitofp .. to``' Instruction
5241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5242
5243 Syntax:
5244 """""""
5245
5246 ::
5247
5248       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5249
5250 Overview:
5251 """""""""
5252
5253 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5254 converts that value to the ``ty2`` type.
5255
5256 Arguments:
5257 """"""""""
5258
5259 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5260 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5261 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5262 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5263 type with the same number of elements as ``ty``
5264
5265 Semantics:
5266 """"""""""
5267
5268 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5269 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5270 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5271 undefined.
5272
5273 Example:
5274 """"""""
5275
5276 .. code-block:: llvm
5277
5278       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5279       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5280
5281 .. _i_ptrtoint:
5282
5283 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5285
5286 Syntax:
5287 """""""
5288
5289 ::
5290
5291       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5292
5293 Overview:
5294 """""""""
5295
5296 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5297 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5298
5299 Arguments:
5300 """"""""""
5301
5302 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5303 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5304 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5305 a vector of integers type.
5306
5307 Semantics:
5308 """"""""""
5309
5310 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5311 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5312 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5313 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5314 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5315 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5316 change.
5317
5318 Example:
5319 """"""""
5320
5321 .. code-block:: llvm
5322
5323       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5324       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5325       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5326
5327 .. _i_inttoptr:
5328
5329 '``inttoptr .. to``' Instruction
5330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5331
5332 Syntax:
5333 """""""
5334
5335 ::
5336
5337       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5338
5339 Overview:
5340 """""""""
5341
5342 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5343 pointer type, ``ty2``.
5344
5345 Arguments:
5346 """"""""""
5347
5348 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5349 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5350 type.
5351
5352 Semantics:
5353 """"""""""
5354
5355 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5356 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5357 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5358 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5359 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5360 nothing is done (*no-op cast*).
5361
5362 Example:
5363 """"""""
5364
5365 .. code-block:: llvm
5366
5367       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5368       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5369       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5370       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5371
5372 .. _i_bitcast:
5373
5374 '``bitcast .. to``' Instruction
5375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5376
5377 Syntax:
5378 """""""
5379
5380 ::
5381
5382       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5383
5384 Overview:
5385 """""""""
5386
5387 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5388 changing any bits.
5389
5390 Arguments:
5391 """"""""""
5392
5393 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5394 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5395 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5396 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5397 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5398 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5399 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5400 size).
5401
5402 Semantics:
5403 """"""""""
5404
5405 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5406 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5407 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5408 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5409 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5410 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5411 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5412 first.
5413
5414 Example:
5415 """"""""
5416
5417 .. code-block:: llvm
5418
5419       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5420       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5421       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5422       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5423
5424 .. _otherops:
5425
5426 Other Operations
5427 ----------------
5428
5429 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5430 which defy better classification.
5431
5432 .. _i_icmp:
5433
5434 '``icmp``' Instruction
5435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5436
5437 Syntax:
5438 """""""
5439
5440 ::
5441
5442       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5443
5444 Overview:
5445 """""""""
5446
5447 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5448 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5449 pointer, or pointer vector operands.
5450
5451 Arguments:
5452 """"""""""
5453
5454 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5455 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5456 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5457
5458 #. ``eq``: equal
5459 #. ``ne``: not equal
5460 #. ``ugt``: unsigned greater than
5461 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5462 #. ``ult``: unsigned less than
5463 #. ``ule``: unsigned less or equal
5464 #. ``sgt``: signed greater than
5465 #. ``sge``: signed greater or equal
5466 #. ``slt``: signed less than
5467 #. ``sle``: signed less or equal
5468
5469 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5470 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5471 must also be identical types.
5472
5473 Semantics:
5474 """"""""""
5475
5476 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5477 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5478 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5479
5480 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5481    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5482 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5483    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5484 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5485    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5486 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5487    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5488 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5489    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5490 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5491    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5492 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5493    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5494 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5495    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5496 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5497    if ``op1`` is less than ``op2``.
5498 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5499    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5500
5501 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5502 are compared as if they were integers.
5503
5504 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5505 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5506 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5507
5508 Example:
5509 """"""""
5510
5511 .. code-block:: llvm
5512
5513       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5514       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5515       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5516       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5517       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5518       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5519
5520 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5521 ``icmp`` instruction.
5522
5523 .. _i_fcmp:
5524
5525 '``fcmp``' Instruction
5526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5527
5528 Syntax:
5529 """""""
5530
5531 ::
5532
5533       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5534
5535 Overview:
5536 """""""""
5537
5538 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5539 values based on comparison of its operands.
5540
5541 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5542 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5543
5544 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5545 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5546 compared.
5547
5548 Arguments:
5549 """"""""""
5550
5551 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5552 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5553 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5554
5555 #. ``false``: no comparison, always returns false
5556 #. ``oeq``: ordered and equal
5557 #. ``ogt``: ordered and greater than
5558 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5559 #. ``olt``: ordered and less than
5560 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5561 #. ``one``: ordered and not equal
5562 #. ``ord``: ordered (no nans)
5563 #. ``ueq``: unordered or equal
5564 #. ``ugt``: unordered or greater than
5565 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5566 #. ``ult``: unordered or less than
5567 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5568 #. ``une``: unordered or not equal
5569 #. ``uno``: unordered (either nans)
5570 #. ``true``: no comparison, always returns true
5571
5572 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5573 that either operand may be a QNAN.
5574
5575 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5576 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5577 type. They must have identical types.
5578
5579 Semantics:
5580 """"""""""
5581
5582 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5583 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5584 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5585 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5586
5587 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5588 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5589    is equal to ``op2``.
5590 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5591    is greater than ``op2``.
5592 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5593    is greater than or equal to ``op2``.
5594 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5595    is less than ``op2``.
5596 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5597    is less than or equal to ``op2``.
5598 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5599    is not equal to ``op2``.
5600 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5601 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5602    equal to ``op2``.
5603 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5604    greater than ``op2``.
5605 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5606    greater than or equal to ``op2``.
5607 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5608    less than ``op2``.
5609 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5610    less than or equal to ``op2``.
5611 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5612    not equal to ``op2``.
5613 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5614 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5615
5616 Example:
5617 """"""""
5618
5619 .. code-block:: llvm
5620
5621       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5622       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5623       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5624       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5625
5626 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5627 ``fcmp`` instruction.
5628
5629 .. _i_phi:
5630
5631 '``phi``' Instruction
5632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5633
5634 Syntax:
5635 """""""
5636
5637 ::
5638
5639       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5640
5641 Overview:
5642 """""""""
5643
5644 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5645 graph representing the function.
5646
5647 Arguments:
5648 """"""""""
5649
5650 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5651 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5652 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5653 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5654 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5655 label arguments.
5656
5657 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5658 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5659 block.
5660
5661 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5662 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5663 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5664 instruction's return value on the same edge).
5665
5666 Semantics:
5667 """"""""""
5668
5669 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5670 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5671 executed just prior to the current block.
5672
5673 Example:
5674 """"""""
5675
5676 .. code-block:: llvm
5677
5678     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5679       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5680       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5681       br label %Loop
5682
5683 .. _i_select:
5684
5685 '``select``' Instruction
5686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5687
5688 Syntax:
5689 """""""
5690
5691 ::
5692
5693       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5694
5695       selty is either i1 or {<N x i1>}
5696
5697 Overview:
5698 """""""""
5699
5700 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5701 condition, without branching.
5702
5703 Arguments:
5704 """"""""""
5705
5706 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5707 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5708 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5709 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5710 elements.
5711
5712 Semantics:
5713 """"""""""
5714
5715 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5716 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5717 argument.
5718
5719 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5720 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5721
5722 Example:
5723 """"""""
5724
5725 .. code-block:: llvm
5726
5727       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5728
5729 .. _i_call:
5730
5731 '``call``' Instruction
5732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5733
5734 Syntax:
5735 """""""
5736
5737 ::
5738
5739       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5740
5741 Overview:
5742 """""""""
5743
5744 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5745
5746 Arguments:
5747 """"""""""
5748
5749 This instruction requires several arguments:
5750
5751 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5752    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5753    be marked "tail" even if they do not occur before a
5754    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5755    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5756    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5757    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5758    automatic `sibling call
5759    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5760    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5761    when the following extra requirements are met:
5762
5763    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5764    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5765       uses value of call or is void).
5766    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5767       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5768    -  `Platform specific constraints are
5769       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5770
5771 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5772    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5773    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5774    calling convention of the call must match the calling convention of
5775    the target function, or else the behavior is undefined.
5776 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5777    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5778    are valid here.
5779 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5780    type of the return value. Functions that return no value are marked
5781    ``void``.
5782 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5783    being invoked. The argument types must match the types implied by
5784    this signature. This type can be omitted if the function is not
5785    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5786    function.
5787 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5788    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5789    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5790    to function value.
5791 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5792    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5793    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5794    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5795    extra arguments can be specified.
5796 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5797    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5798    attributes are valid here.
5799
5800 Semantics:
5801 """"""""""
5802
5803 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5804 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5805 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5806 flow continues with the instruction after the function call, and the
5807 return value of the function is bound to the result argument.
5808
5809 Example:
5810 """"""""
5811
5812 .. code-block:: llvm
5813
5814       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5815       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5816       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5817       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5818       call void %foo(i8 97 signext)
5819
5820       %struct.A = type { i32, i8 }
5821       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5822       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5823       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5824       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5825       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5826
5827 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5828 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5829 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5830 This is something we'd like to change in the future to provide better
5831 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5832
5833 .. _i_va_arg:
5834
5835 '``va_arg``' Instruction
5836 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5837
5838 Syntax:
5839 """""""
5840
5841 ::
5842
5843       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5844
5845 Overview:
5846 """""""""
5847
5848 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5849 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5850 the ``va_arg`` macro in C.
5851
5852 Arguments:
5853 """"""""""
5854
5855 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5856 argument. It returns a value of the specified argument type and
5857 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5858 type of ``va_list`` is target specific.
5859
5860 Semantics:
5861 """"""""""
5862
5863 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
5864 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
5865 the next argument. For more information, see the variable argument
5866 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
5867
5868 It is legal for this instruction to be called in a function which does
5869 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
5870 function.
5871
5872 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
5873 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
5874
5875 Example:
5876 """"""""
5877
5878 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
5879
5880 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
5881 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
5882 types on any target.
5883
5884 .. _i_landingpad:
5885
5886 '``landingpad``' Instruction
5887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5888
5889 Syntax:
5890 """""""
5891
5892 ::
5893
5894       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
5895       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
5896
5897       <clause> := catch <type> <value>
5898       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
5899
5900 Overview:
5901 """""""""
5902
5903 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5904 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5905 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
5906 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
5907 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
5908 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5909
5910 Arguments:
5911 """"""""""
5912
5913 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
5914 function associated with the unwinding mechanism. The optional
5915 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
5916
5917 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
5918 contains the global variable representing the "type" that may be caught
5919 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
5920 clause takes an array constant as its argument. Use
5921 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
5922 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
5923 the ``cleanup`` flag.
5924
5925 Semantics:
5926 """"""""""
5927
5928 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
5929 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
5930 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
5931 calling conventions, how the personality function results are
5932 represented in LLVM IR is target specific.
5933
5934 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
5935 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
5936 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
5937 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5938 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
5939 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
5940 unwinding continues further up the call stack.
5941
5942 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
5943
5944 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
5945    of an '``invoke``' instruction.
5946 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
5947    first non-PHI instruction.
5948 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
5949    pad block.
5950 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
5951    '``landingpad``' instruction.
5952 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
5953    personality function.
5954
5955 Example:
5956 """"""""
5957
5958 .. code-block:: llvm
5959
5960       ;; A landing pad which can catch an integer.
5961       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5962                catch i8** @_ZTIi
5963       ;; A landing pad that is a cleanup.
5964       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5965                cleanup
5966       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
5967       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5968                catch i8** @_ZTIi
5969                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
5970
5971 .. _intrinsics:
5972
5973 Intrinsic Functions
5974 ===================
5975
5976 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
5977 have well known names and semantics and are required to follow certain
5978 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
5979 for the LLVM language that does not require changing all of the
5980 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
5981 reader/writer, the parser, etc...).
5982
5983 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
5984 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
5985 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
5986 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
5987 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
5988 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
5989 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
5990 are added that they be documented here.
5991
5992 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
5993 represents a family of functions that perform the same operation but on
5994 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
5995 different integer types, overloading is used commonly to allow an
5996 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
5997 argument types or the result type can be overloaded to accept any
5998 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
5999 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6000 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6001 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6002 argument or the result.
6003
6004 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6005 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6006 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6007 whose type is matched against another type do not. For example, the
6008 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6009 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6010 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6011 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6012 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6013 type is matched against the return type, it does not require its own
6014 name suffix.
6015
6016 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6017 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6018
6019 .. _int_varargs:
6020
6021 Variable Argument Handling Intrinsics
6022 -------------------------------------
6023
6024 Variable argument support is defined in LLVM with the
6025 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6026 functions. These functions are related to the similarly named macros
6027 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6028
6029 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6030 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6031 does not define what this type is, so all transformations should be
6032 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6033
6034 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6035 variable argument handling intrinsic functions are used.
6036
6037 .. code-block:: llvm
6038
6039     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6040       ; Initialize variable argument processing
6041       %ap = alloca i8*
6042       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6043       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6044
6045       ; Read a single integer argument
6046       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6047
6048       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6049       %aq = alloca i8*
6050       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6051       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6052       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6053
6054       ; Stop processing of arguments.
6055       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6056       ret i32 %tmp
6057     }
6058
6059     declare void @llvm.va_start(i8*)
6060     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6061     declare void @llvm.va_end(i8*)
6062
6063 .. _int_va_start:
6064
6065 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6067
6068 Syntax:
6069 """""""
6070
6071 ::
6072
6073       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
6074
6075 Overview:
6076 """""""""
6077
6078 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6079 subsequent use by ``va_arg``.
6080
6081 Arguments:
6082 """"""""""
6083
6084 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6085
6086 Semantics:
6087 """"""""""
6088
6089 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6090 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6091 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6092 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6093 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6094 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6095 that out.
6096
6097 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6099
6100 Syntax:
6101 """""""
6102
6103 ::
6104
6105       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6106
6107 Overview:
6108 """""""""
6109
6110 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6111 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6112
6113 Arguments:
6114 """"""""""
6115
6116 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6117
6118 Semantics:
6119 """"""""""
6120
6121 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6122 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6123 element to which the argument points. Calls to
6124 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6125 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6126 ``llvm.va_end``.
6127
6128 .. _int_va_copy:
6129
6130 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6132
6133 Syntax:
6134 """""""
6135
6136 ::
6137
6138       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6139
6140 Overview:
6141 """""""""
6142
6143 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6144 from the source argument list to the destination argument list.
6145
6146 Arguments:
6147 """"""""""
6148
6149 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6150 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6151
6152 Semantics:
6153 """"""""""
6154
6155 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6156 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6157 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6158 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6159 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6160
6161 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6162 --------------------------------------
6163
6164 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6165 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6166 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6167 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6168 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6169 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6170 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6171 details, see `Accurate Garbage Collection with
6172 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6173
6174 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6175 address space (address space zero).
6176
6177 .. _int_gcroot:
6178
6179 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6181
6182 Syntax:
6183 """""""
6184
6185 ::
6186
6187       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6188
6189 Overview:
6190 """""""""
6191
6192 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6193 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6194
6195 Arguments:
6196 """"""""""
6197
6198 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6199 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6200 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6201 root.
6202
6203 Semantics:
6204 """"""""""
6205
6206 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6207 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6208 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6209 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6210 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6211
6212 .. _int_gcread:
6213
6214 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6216
6217 Syntax:
6218 """""""
6219
6220 ::
6221
6222       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6223
6224 Overview:
6225 """""""""
6226
6227 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6228 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6229 barriers.
6230
6231 Arguments:
6232 """"""""""
6233
6234 The second argument is the address to read from, which should be an
6235 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6236 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6237 runtime (otherwise null).
6238
6239 Semantics:
6240 """"""""""
6241
6242 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6243 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6244 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6245 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6246 algorithm <gc>`.
6247
6248 .. _int_gcwrite:
6249
6250 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6252
6253 Syntax:
6254 """""""
6255
6256 ::
6257
6258       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6259
6260 Overview:
6261 """""""""
6262
6263 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6264 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6265 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6266
6267 Arguments:
6268 """"""""""
6269
6270 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6271 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6272 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6273 object, Obj may be null.
6274
6275 Semantics:
6276 """"""""""
6277
6278 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6279 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6280 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6281 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6282 algorithm <gc>`.
6283
6284 Code Generator Intrinsics
6285 -------------------------
6286
6287 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6288 may only be implemented with code generator support.
6289
6290 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6292
6293 Syntax:
6294 """""""
6295
6296 ::
6297
6298       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6299
6300 Overview:
6301 """""""""
6302
6303 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6304 target-specific value indicating the return address of the current
6305 function or one of its callers.
6306
6307 Arguments:
6308 """"""""""
6309
6310 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6311 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6312 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6313 value.
6314
6315 Semantics:
6316 """"""""""
6317
6318 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6319 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6320 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6321 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6322 used for debugging purposes.
6323
6324 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6325 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6326 of the obvious source-language caller.
6327
6328 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6330
6331 Syntax:
6332 """""""
6333
6334 ::
6335
6336       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6337
6338 Overview:
6339 """""""""
6340
6341 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6342 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6343
6344 Arguments:
6345 """"""""""
6346
6347 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6348 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6349 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6350 value.
6351
6352 Semantics:
6353 """"""""""
6354
6355 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6356 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6357 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6358 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6359 used for debugging purposes.
6360
6361 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6362 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6363 of the obvious source-language caller.
6364
6365 .. _int_stacksave:
6366
6367 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6369
6370 Syntax:
6371 """""""
6372
6373 ::
6374
6375       declare i8* @llvm.stacksave()
6376
6377 Overview:
6378 """""""""
6379
6380 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6381 of the function stack, for use with
6382 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6383 implementing language features like scoped automatic variable sized
6384 arrays in C99.
6385
6386 Semantics:
6387 """"""""""
6388
6389 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6390 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6391 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6392 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6393 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6394 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6395 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6396
6397 .. _int_stackrestore:
6398
6399 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6400 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6401
6402 Syntax:
6403 """""""
6404
6405 ::
6406
6407       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6408
6409 Overview:
6410 """""""""
6411
6412 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6413 the function stack to the state it was in when the corresponding
6414 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6415 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6416 sized arrays in C99.
6417
6418 Semantics:
6419 """"""""""
6420
6421 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6422
6423 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6425
6426 Syntax:
6427 """""""
6428
6429 ::
6430
6431       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6432
6433 Overview:
6434 """""""""
6435
6436 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6437 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6438 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6439 its performance characteristics.
6440
6441 Arguments:
6442 """"""""""
6443
6444 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6445 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6446 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6447 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6448 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6449 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6450 arguments must be constant integers.
6451
6452 Semantics:
6453 """"""""""
6454
6455 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6456 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6457 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6458 the processor cache for better performance.
6459
6460 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6462
6463 Syntax:
6464 """""""
6465
6466 ::
6467
6468       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6469
6470 Overview:
6471 """""""""
6472
6473 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6474 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6475 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6476 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6477 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6478 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6479 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6480 allow correlations of simulation runs.
6481
6482 Arguments:
6483 """"""""""
6484
6485 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6486
6487 Semantics:
6488 """"""""""
6489
6490 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6491 that do not support this intrinsic may ignore it.
6492
6493 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6495
6496 Syntax:
6497 """""""
6498
6499 ::
6500
6501       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6502
6503 Overview:
6504 """""""""
6505
6506 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6507 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6508 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6509 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6510 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6511 timings.
6512
6513 Semantics:
6514 """"""""""
6515
6516 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6517 memory. Implementations are allowed to either return a application
6518 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6519 is lowered to a constant 0.
6520
6521 Standard C Library Intrinsics
6522 -----------------------------
6523
6524 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6525 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6526 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6527 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6528
6529 .. _int_memcpy:
6530
6531 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6533
6534 Syntax:
6535 """""""
6536
6537 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6538 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6539 support all bit widths however.
6540
6541 ::
6542
6543       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6544                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6545       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6546                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6547
6548 Overview:
6549 """""""""
6550
6551 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6552 source location to the destination location.
6553
6554 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6555 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6556 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6557
6558 Arguments:
6559 """"""""""
6560
6561 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6562 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6563 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6564 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6565 boolean indicating a volatile access.
6566
6567 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6568 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6569 are aligned to that boundary.
6570
6571 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6572 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6573 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6574
6575 Semantics:
6576 """"""""""
6577
6578 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6579 source location to the destination location, which are not allowed to
6580 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6581 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6582 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6583
6584 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6586
6587 Syntax:
6588 """""""
6589
6590 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6591 bit width and for different address space. Not all targets support all
6592 bit widths however.
6593
6594 ::
6595
6596       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6597                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6598       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6599                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6600
6601 Overview:
6602 """""""""
6603
6604 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6605 source location to the destination location. It is similar to the
6606 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6607 overlap.
6608
6609 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6610 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6611 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6612
6613 Arguments:
6614 """"""""""
6615
6616 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6617 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6618 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6619 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6620 boolean indicating a volatile access.
6621
6622 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6623 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6624 aligned to that boundary.
6625
6626 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6627 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6628 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6629
6630 Semantics:
6631 """"""""""
6632
6633 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6634 source location to the destination location, which may overlap. It
6635 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6636 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6637 otherwise it should be set to 0 or 1.
6638
6639 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6641
6642 Syntax:
6643 """""""
6644
6645 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6646 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6647 support all bit widths.
6648
6649 ::
6650
6651       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6652                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6653       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6654                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6655
6656 Overview:
6657 """""""""
6658
6659 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6660 particular byte value.
6661
6662 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6663 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6664 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6665
6666 Arguments:
6667 """"""""""
6668
6669 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6670 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6671 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6672 argument is the known alignment of the destination location.
6673
6674 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6675 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6676 that boundary.
6677
6678 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6679 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6680 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6681
6682 Semantics:
6683 """"""""""
6684
6685 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6686 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6687 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6688 it should be set to 0 or 1.
6689
6690 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6692
6693 Syntax:
6694 """""""
6695
6696 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6697 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6698 all types however.
6699
6700 ::
6701
6702       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6703       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6704       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6705       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6706       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6707
6708 Overview:
6709 """""""""
6710
6711 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6712 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6713 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6714 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6715 because there is no need to worry about errno being set).
6716 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6717
6718 Arguments:
6719 """"""""""
6720
6721 The argument and return value are floating point numbers of the same
6722 type.
6723
6724 Semantics:
6725 """"""""""
6726
6727 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6728 nonnegative floating point number.
6729
6730 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6732
6733 Syntax:
6734 """""""
6735
6736 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6737 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6738 all types however.
6739
6740 ::
6741
6742       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6743       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6744       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6745       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6746       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6747
6748 Overview:
6749 """""""""
6750
6751 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6752 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6753 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6754 used, the second argument remains a scalar integer value.
6755
6756 Arguments:
6757 """"""""""
6758
6759 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6760 raise to that power.
6761
6762 Semantics:
6763 """"""""""
6764
6765 This function returns the first value raised to the second power with an
6766 unspecified sequence of rounding operations.
6767
6768 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6770
6771 Syntax:
6772 """""""
6773
6774 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6775 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6776 all types however.
6777
6778 ::
6779
6780       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6781       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6782       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6783       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6784       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6785
6786 Overview:
6787 """""""""
6788
6789 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6790
6791 Arguments:
6792 """"""""""
6793
6794 The argument and return value are floating point numbers of the same
6795 type.
6796
6797 Semantics:
6798 """"""""""
6799
6800 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6801 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6802 conditions in the same way.
6803
6804 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6806
6807 Syntax:
6808 """""""
6809
6810 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6811 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6812 all types however.
6813
6814 ::
6815
6816       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6817       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6818       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6819       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6820       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6821
6822 Overview:
6823 """""""""
6824
6825 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6826
6827 Arguments:
6828 """"""""""
6829
6830 The argument and return value are floating point numbers of the same
6831 type.
6832
6833 Semantics:
6834 """"""""""
6835
6836 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6837 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6838 conditions in the same way.
6839
6840 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6842
6843 Syntax:
6844 """""""
6845
6846 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6847 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6848 all types however.
6849
6850 ::
6851
6852       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6853       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6854       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6855       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6856       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6857
6858 Overview:
6859 """""""""
6860
6861 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6862 specified (positive or negative) power.
6863
6864 Arguments:
6865 """"""""""
6866
6867 The second argument is a floating point power, and the first is a value
6868 to raise to that power.
6869
6870 Semantics:
6871 """"""""""
6872
6873 This function returns the first value raised to the second power,
6874 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
6875 handles error conditions in the same way.
6876
6877 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
6878 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6879
6880 Syntax:
6881 """""""
6882
6883 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
6884 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6885 all types however.
6886
6887 ::
6888
6889       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
6890       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
6891       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
6892       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
6893       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6894
6895 Overview:
6896 """""""""
6897
6898 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
6899
6900 Arguments:
6901 """"""""""
6902
6903 The argument and return value are floating point numbers of the same
6904 type.
6905
6906 Semantics:
6907 """"""""""
6908
6909 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
6910 would, and handles error conditions in the same way.
6911
6912 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
6913 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6914
6915 Syntax:
6916 """""""
6917
6918 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
6919 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6920 all types however.
6921
6922 ::
6923
6924       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
6925       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
6926       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
6927       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
6928       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6929
6930 Overview:
6931 """""""""
6932
6933 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
6934
6935 Arguments:
6936 """"""""""
6937
6938 The argument and return value are floating point numbers of the same
6939 type.
6940
6941 Semantics:
6942 """"""""""
6943
6944 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
6945 would, and handles error conditions in the same way.
6946
6947 '``llvm.log.*``' Intrinsic
6948 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6949
6950 Syntax:
6951 """""""
6952
6953 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
6954 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6955 all types however.
6956
6957 ::
6958
6959       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
6960       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
6961       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
6962       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
6963       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6964
6965 Overview:
6966 """""""""
6967
6968 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
6969
6970 Arguments:
6971 """"""""""
6972
6973 The argument and return value are floating point numbers of the same
6974 type.
6975
6976 Semantics:
6977 """"""""""
6978
6979 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
6980 would, and handles error conditions in the same way.
6981
6982 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
6983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6984
6985 Syntax:
6986 """""""
6987
6988 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
6989 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6990 all types however.
6991
6992 ::
6993
6994       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
6995       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
6996       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
6997       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
6998       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6999
7000 Overview:
7001 """""""""
7002
7003 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7004
7005 Arguments:
7006 """"""""""
7007
7008 The argument and return value are floating point numbers of the same
7009 type.
7010
7011 Semantics:
7012 """"""""""
7013
7014 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7015 would, and handles error conditions in the same way.
7016
7017 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7019
7020 Syntax:
7021 """""""
7022
7023 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7024 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7025 all types however.
7026
7027 ::
7028
7029       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7030       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7031       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7032       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7033       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7034
7035 Overview:
7036 """""""""
7037
7038 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7039
7040 Arguments:
7041 """"""""""
7042
7043 The argument and return value are floating point numbers of the same
7044 type.
7045
7046 Semantics:
7047 """"""""""
7048
7049 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7050 would, and handles error conditions in the same way.
7051
7052 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7054
7055 Syntax:
7056 """""""
7057
7058 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7059 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7060 all types however.
7061
7062 ::
7063
7064       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7065       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7066       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7067       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7068       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7069
7070 Overview:
7071 """""""""
7072
7073 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7074 operation.
7075
7076 Arguments:
7077 """"""""""
7078
7079 The argument and return value are floating point numbers of the same
7080 type.
7081
7082 Semantics:
7083 """"""""""
7084
7085 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7086 would.
7087
7088 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7090
7091 Syntax:
7092 """""""
7093
7094 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7095 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7096 all types however.
7097
7098 ::
7099
7100       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7101       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7102       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7103       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7104       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7105
7106 Overview:
7107 """""""""
7108
7109 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7110 operand.
7111
7112 Arguments:
7113 """"""""""
7114
7115 The argument and return value are floating point numbers of the same
7116 type.
7117
7118 Semantics:
7119 """"""""""
7120
7121 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7122 would, and handles error conditions in the same way.
7123
7124 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7126
7127 Syntax:
7128 """""""
7129
7130 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7131 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7132 all types however.
7133
7134 ::
7135
7136       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7137       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7138       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7139       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7140       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7141
7142 Overview:
7143 """""""""
7144
7145 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7146
7147 Arguments:
7148 """"""""""
7149
7150 The argument and return value are floating point numbers of the same
7151 type.
7152
7153 Semantics:
7154 """"""""""
7155
7156 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7157 would, and handles error conditions in the same way.
7158
7159 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7160 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7161
7162 Syntax:
7163 """""""
7164
7165 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7166 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7167 all types however.
7168
7169 ::
7170
7171       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7172       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7173       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7174       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7175       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7176
7177 Overview:
7178 """""""""
7179
7180 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7181
7182 Arguments:
7183 """"""""""
7184
7185 The argument and return value are floating point numbers of the same
7186 type.
7187
7188 Semantics:
7189 """"""""""
7190
7191 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7192 would, and handles error conditions in the same way.
7193
7194 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7196
7197 Syntax:
7198 """""""
7199
7200 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7201 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7202 all types however.
7203
7204 ::
7205
7206       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7207       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7208       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7209       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7210       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7211
7212 Overview:
7213 """""""""
7214
7215 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7216 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7217
7218 Arguments:
7219 """"""""""
7220
7221 The argument and return value are floating point numbers of the same
7222 type.
7223
7224 Semantics:
7225 """"""""""
7226
7227 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7228 would, and handles error conditions in the same way.
7229
7230 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7232
7233 Syntax:
7234 """""""
7235
7236 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7237 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7238 all types however.
7239
7240 ::
7241
7242       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7243       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7244       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7245       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7246       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7247
7248 Overview:
7249 """""""""
7250
7251 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7252 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7253 operand isn't an integer.
7254
7255 Arguments:
7256 """"""""""
7257
7258 The argument and return value are floating point numbers of the same
7259 type.
7260
7261 Semantics:
7262 """"""""""
7263
7264 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7265 would, and handles error conditions in the same way.
7266
7267 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7269
7270 Syntax:
7271 """""""
7272
7273 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7274 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7275 all types however.
7276
7277 ::
7278
7279       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7280       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7281       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7282       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7283       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7284
7285 Overview:
7286 """""""""
7287
7288 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7289 nearest integer.
7290
7291 Arguments:
7292 """"""""""
7293
7294 The argument and return value are floating point numbers of the same
7295 type.
7296
7297 Semantics:
7298 """"""""""
7299
7300 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7301 functions would, and handles error conditions in the same way.
7302
7303 Bit Manipulation Intrinsics
7304 ---------------------------
7305
7306 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7307 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7308
7309 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7311
7312 Syntax:
7313 """""""
7314
7315 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7316 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7317
7318 ::
7319
7320       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7321       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7322       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7323
7324 Overview:
7325 """""""""
7326
7327 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7328 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7329 These are useful for performing operations on data that is not in the
7330 target's native byte order.
7331
7332 Semantics:
7333 """"""""""
7334
7335 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7336 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7337 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7338 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7339 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7340 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7341 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7342 respectively).
7343
7344 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7346
7347 Syntax:
7348 """""""
7349
7350 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7351 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7352 support all bit widths or vector types, however.
7353
7354 ::
7355
7356       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7357       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7358       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7359       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7360       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7361       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7362
7363 Overview:
7364 """""""""
7365
7366 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7367 in a value.
7368
7369 Arguments:
7370 """"""""""
7371
7372 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7373 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7374 match the argument type.
7375
7376 Semantics:
7377 """"""""""
7378
7379 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7380 each element of a vector.
7381
7382 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7384
7385 Syntax:
7386 """""""
7387
7388 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7389 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7390 targets support all bit widths or vector types, however.
7391
7392 ::
7393
7394       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7395       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7396       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7397       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7398       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7399       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7400
7401 Overview:
7402 """""""""
7403
7404 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7405 leading zeros in a variable.
7406
7407 Arguments:
7408 """"""""""
7409
7410 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7411 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7412 type must match the first argument type.
7413
7414 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7415 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7416 defined result. Historically some architectures did not provide a
7417 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7418 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7419
7420 Semantics:
7421 """"""""""
7422
7423 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7424 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7425 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7426 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7427 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7428
7429 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7431
7432 Syntax:
7433 """""""
7434
7435 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7436 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7437 support all bit widths or vector types, however.
7438
7439 ::
7440
7441       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7442       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7443       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7444       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7445       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7446       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7447
7448 Overview:
7449 """""""""
7450
7451 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7452 trailing zeros.
7453
7454 Arguments:
7455 """"""""""
7456
7457 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7458 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7459 type must match the first argument type.
7460
7461 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7462 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7463 defined result. Historically some architectures did not provide a
7464 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7465 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7466
7467 Semantics:
7468 """"""""""
7469
7470 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7471 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7472 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7473 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7474 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7475
7476 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7477 -----------------------------------
7478
7479 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7480
7481 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7482 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7483
7484 Syntax:
7485 """""""
7486
7487 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7488 on any integer bit width.
7489
7490 ::
7491
7492       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7493       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7494       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7495
7496 Overview:
7497 """""""""
7498
7499 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7500 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7501 occurred during the signed summation.
7502
7503 Arguments:
7504 """"""""""
7505
7506 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7507 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7508 bit width. The second element of the result structure must be of type
7509 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7510 addition.
7511
7512 Semantics:
7513 """"""""""
7514
7515 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7516 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7517 first element of which is the signed summation, and the second element
7518 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7519 overflow.
7520
7521 Examples:
7522 """""""""
7523
7524 .. code-block:: llvm
7525
7526       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7527       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7528       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7529       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7530
7531 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7533
7534 Syntax:
7535 """""""
7536
7537 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7538 on any integer bit width.
7539
7540 ::
7541
7542       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7543       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7544       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7545
7546 Overview:
7547 """""""""
7548
7549 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7550 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7551 occurred during the unsigned summation.
7552
7553 Arguments:
7554 """"""""""
7555
7556 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7557 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7558 bit width. The second element of the result structure must be of type
7559 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7560 addition.
7561
7562 Semantics:
7563 """"""""""
7564
7565 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7566 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7567 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7568 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7569
7570 Examples:
7571 """""""""
7572
7573 .. code-block:: llvm
7574
7575       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7576       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7577       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7578       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7579
7580 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7582
7583 Syntax:
7584 """""""
7585
7586 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7587 on any integer bit width.
7588
7589 ::
7590
7591       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7592       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7593       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7594
7595 Overview:
7596 """""""""
7597
7598 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7599 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7600 overflow occurred during the signed subtraction.
7601
7602 Arguments:
7603 """"""""""
7604
7605 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7606 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7607 bit width. The second element of the result structure must be of type
7608 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7609 subtraction.
7610
7611 Semantics:
7612 """"""""""
7613
7614 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7615 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
7616 first element of which is the subtraction, and the second element of
7617 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7618 overflow.
7619
7620 Examples:
7621 """""""""
7622
7623 .. code-block:: llvm
7624
7625       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7626       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7627       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7628       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7629
7630 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7632
7633 Syntax:
7634 """""""
7635
7636 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7637 on any integer bit width.
7638
7639 ::
7640
7641       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7642       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7643       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7644
7645 Overview:
7646 """""""""
7647
7648 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7649 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7650 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7651
7652 Arguments:
7653 """"""""""
7654
7655 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7656 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7657 bit width. The second element of the result structure must be of type
7658 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7659 subtraction.
7660
7661 Semantics:
7662 """"""""""
7663
7664 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7665 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
7666 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7667 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7668 overflow.
7669
7670 Examples:
7671 """""""""
7672
7673 .. code-block:: llvm
7674
7675       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7676       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7677       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7678       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7679
7680 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7682
7683 Syntax:
7684 """""""
7685
7686 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7687 on any integer bit width.
7688
7689 ::
7690
7691       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7692       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7693       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7694
7695 Overview:
7696 """""""""
7697
7698 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7699 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7700 overflow occurred during the signed multiplication.
7701
7702 Arguments:
7703 """"""""""
7704
7705 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7706 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7707 bit width. The second element of the result structure must be of type
7708 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7709 multiplication.
7710
7711 Semantics:
7712 """"""""""
7713
7714 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7715 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7716 the first element of which is the multiplication, and the second element
7717 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7718 overflow.
7719
7720 Examples:
7721 """""""""
7722
7723 .. code-block:: llvm
7724
7725       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7726       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7727       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7728       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7729
7730 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7732
7733 Syntax:
7734 """""""
7735
7736 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7737 on any integer bit width.
7738
7739 ::
7740
7741       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7742       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7743       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7744
7745 Overview:
7746 """""""""
7747
7748 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7749 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7750 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7751
7752 Arguments:
7753 """"""""""
7754
7755 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7756 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7757 bit width. The second element of the result structure must be of type
7758 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7759 multiplication.
7760
7761 Semantics:
7762 """"""""""
7763
7764 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7765 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7766 the first element of which is the multiplication, and the second
7767 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7768 resulted in an overflow.
7769
7770 Examples:
7771 """""""""
7772
7773 .. code-block:: llvm
7774
7775       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7776       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7777       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7778       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7779
7780 Specialised Arithmetic Intrinsics
7781 ---------------------------------
7782
7783 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7785
7786 Syntax:
7787 """""""
7788
7789 ::
7790
7791       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7792       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7793
7794 Overview:
7795 """""""""
7796
7797 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7798 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
7799 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
7800 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
7801 and add instructions.
7802
7803 Arguments:
7804 """"""""""
7805
7806 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7807 multiplicands, a and b, and an addend c.
7808
7809 Semantics:
7810 """"""""""
7811
7812 The expression:
7813
7814 ::
7815
7816       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7817
7818 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7819 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7820 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7821 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7822 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7823
7824 Examples:
7825 """""""""
7826
7827 .. code-block:: llvm
7828
7829       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7830
7831 Half Precision Floating Point Intrinsics
7832 ----------------------------------------
7833
7834 For most target platforms, half precision floating point is a
7835 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7836 but does not support computation in the format.
7837
7838 This means that code must first load the half-precision floating point
7839 value as an i16, then convert it to float with
7840 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7841 then be performed on the float value (including extending to double
7842 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7843 if needed, then converted to i16 with
7844 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7845 i16 value.
7846
7847 .. _int_convert_to_fp16:
7848
7849 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7851
7852 Syntax:
7853 """""""
7854
7855 ::
7856
7857       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7858
7859 Overview:
7860 """""""""
7861
7862 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7863 from single precision floating point format to half precision floating
7864 point format.
7865
7866 Arguments:
7867 """"""""""
7868
7869 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7870 converted.
7871
7872 Semantics:
7873 """"""""""
7874
7875 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7876 from single precision floating point format to half precision floating
7877 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
7878 converted number.
7879
7880 Examples:
7881 """""""""
7882
7883 .. code-block:: llvm
7884
7885       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7886       store i16 %res, i16* @x, align 2
7887
7888 .. _int_convert_from_fp16:
7889
7890 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
7891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7892
7893 Syntax:
7894 """""""
7895
7896 ::
7897
7898       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7899
7900 Overview:
7901 """""""""
7902
7903 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7904 conversion from half precision floating point format to single precision
7905 floating point format.
7906
7907 Arguments:
7908 """"""""""
7909
7910 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7911 converted.
7912
7913 Semantics:
7914 """"""""""
7915
7916 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7917 conversion from half single precision floating point format to single
7918 precision floating point format. The input half-float value is
7919 represented by an ``i16`` value.
7920
7921 Examples:
7922 """""""""
7923
7924 .. code-block:: llvm
7925
7926       %a = load i16* @x, align 2
7927       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7928
7929 Debugger Intrinsics
7930 -------------------
7931
7932 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
7933 prefix), are described in the `LLVM Source Level
7934 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
7935 document.
7936
7937 Exception Handling Intrinsics
7938 -----------------------------
7939
7940 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
7941 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
7942 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
7943
7944 .. _int_trampoline:
7945
7946 Trampoline Intrinsics
7947 ---------------------
7948
7949 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
7950 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
7951 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
7952 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
7953 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
7954 stack, which also contains code to splice the nest value into the
7955 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
7956 extension.
7957
7958 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
7959 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
7960 It can be created as follows:
7961
7962 .. code-block:: llvm
7963
7964       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
7965       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
7966       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
7967       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
7968       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
7969
7970 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
7971 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
7972
7973 .. _int_it:
7974
7975 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
7976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7977
7978 Syntax:
7979 """""""
7980
7981 ::
7982
7983       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
7984
7985 Overview:
7986 """""""""
7987
7988 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
7989 turning it into a trampoline.
7990
7991 Arguments:
7992 """"""""""
7993
7994 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
7995 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
7996 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
7997 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
7998 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
7999 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8000 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8001 bitcast to an ``i8*``.
8002
8003 Semantics:
8004 """"""""""
8005
8006 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8007 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8008 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8009 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8010 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8011 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8012 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8013 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8014 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8015 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8016 modified, then the effect of any later call to the returned function
8017 pointer is undefined.
8018
8019 .. _int_at:
8020
8021 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8023
8024 Syntax:
8025 """""""
8026
8027 ::
8028
8029       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8030
8031 Overview:
8032 """""""""
8033
8034 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8035 a trampoline (passed as ``tramp``).
8036
8037 Arguments:
8038 """"""""""
8039
8040 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8041 code filled in by a previous call to
8042 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8043
8044 Semantics:
8045 """"""""""
8046
8047 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8048 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8049 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8050 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8051 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8052
8053 Memory Use Markers
8054 ------------------
8055
8056 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8057 memory objects and ranges where variables are immutable.
8058
8059 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8061
8062 Syntax:
8063 """""""
8064
8065 ::
8066
8067       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8068
8069 Overview:
8070 """""""""
8071
8072 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8073 object's lifetime.
8074
8075 Arguments:
8076 """"""""""
8077
8078 The first argument is a constant integer representing the size of the
8079 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8080 to the object.
8081
8082 Semantics:
8083 """"""""""
8084
8085 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8086 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8087 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8088 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8089
8090 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8092
8093 Syntax:
8094 """""""
8095
8096 ::
8097
8098       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8099
8100 Overview:
8101 """""""""
8102
8103 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8104 object's lifetime.
8105
8106 Arguments:
8107 """"""""""
8108
8109 The first argument is a constant integer representing the size of the
8110 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8111 to the object.
8112
8113 Semantics:
8114 """"""""""
8115
8116 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8117 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8118 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8119 object following this intrinsic may be removed as dead.
8120
8121 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8122 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8123
8124 Syntax:
8125 """""""
8126
8127 ::
8128
8129       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8130
8131 Overview:
8132 """""""""
8133
8134 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8135 a memory object will not change.
8136
8137 Arguments:
8138 """"""""""
8139
8140 The first argument is a constant integer representing the size of the
8141 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8142 to the object.
8143
8144 Semantics:
8145 """"""""""
8146
8147 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8148 the return value, the referenced memory location is constant and
8149 unchanging.
8150
8151 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8153
8154 Syntax:
8155 """""""
8156
8157 ::
8158
8159       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8160
8161 Overview:
8162 """""""""
8163
8164 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8165 memory object are mutable.
8166
8167 Arguments:
8168 """"""""""
8169
8170 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8171 The second argument is a constant integer representing the size of the
8172 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8173 pointer to the object.
8174
8175 Semantics:
8176 """"""""""
8177
8178 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8179
8180 General Intrinsics
8181 ------------------
8182
8183 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8184 purpose.
8185
8186 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8188
8189 Syntax:
8190 """""""
8191
8192 ::
8193
8194       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8195
8196 Overview:
8197 """""""""
8198
8199 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8200
8201 Arguments:
8202 """"""""""
8203
8204 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8205 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8206 source file name, and the last argument is the line number.
8207
8208 Semantics:
8209 """"""""""
8210
8211 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8212 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8213 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8214 ignored by code generation and optimization.
8215
8216 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8217 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8218
8219 Syntax:
8220 """""""
8221
8222 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8223 any integer bit width.
8224
8225 ::
8226
8227       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8228       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8229       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8230       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8231       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8232
8233 Overview:
8234 """""""""
8235
8236 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8237
8238 Arguments:
8239 """"""""""
8240
8241 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8242 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8243 global string which is the source file name, and the last argument is
8244 the line number. It returns the value of the first argument.
8245
8246 Semantics:
8247 """"""""""
8248
8249 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8250 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8251 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8252 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8253
8254 '``llvm.trap``' Intrinsic
8255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8256
8257 Syntax:
8258 """""""
8259
8260 ::
8261
8262       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8263
8264 Overview:
8265 """""""""
8266
8267 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8268
8269 Arguments:
8270 """"""""""
8271
8272 None.
8273
8274 Semantics:
8275 """"""""""
8276
8277 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8278 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8279 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8280
8281 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8283
8284 Syntax:
8285 """""""
8286
8287 ::
8288
8289       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8290
8291 Overview:
8292 """""""""
8293
8294 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8295
8296 Arguments:
8297 """"""""""
8298
8299 None.
8300
8301 Semantics:
8302 """"""""""
8303
8304 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8305 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8306 debugger.
8307
8308 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8310
8311 Syntax:
8312 """""""
8313
8314 ::
8315
8316       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8317
8318 Overview:
8319 """""""""
8320
8321 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8322 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8323 is placed on the stack before local variables.
8324
8325 Arguments:
8326 """"""""""
8327
8328 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8329 The first argument is the value loaded from the stack guard
8330 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8331 enough space to hold the value of the guard.
8332
8333 Semantics:
8334 """"""""""
8335
8336 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8337 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8338 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8339 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8340 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8341 they are different, then the program aborts by calling the
8342 ``__stack_chk_fail()`` function.
8343
8344 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8346
8347 Syntax:
8348 """""""
8349
8350 ::
8351
8352       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8353       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8354
8355 Overview:
8356 """""""""
8357
8358 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8359 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8360 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8361 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8362 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8363 other object.
8364
8365 Arguments:
8366 """"""""""
8367
8368 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8369 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8370 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8371 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8372 only accepts constants.
8373
8374 Semantics:
8375 """"""""""
8376
8377 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8378 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8379 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8380 on the ``min`` argument).
8381
8382 '``llvm.expect``' Intrinsic
8383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8384
8385 Syntax:
8386 """""""
8387
8388 ::
8389
8390       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8391       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8392
8393 Overview:
8394 """""""""
8395
8396 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8397 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8398
8399 Arguments:
8400 """"""""""
8401
8402 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8403 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8404 constant value, variables are not allowed.
8405
8406 Semantics:
8407 """"""""""
8408
8409 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8410
8411 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8413
8414 Syntax:
8415 """""""
8416
8417 ::
8418
8419       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8420
8421 Overview:
8422 """""""""
8423
8424 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8425 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8426
8427 Arguments:
8428 """"""""""
8429
8430 None.
8431
8432 Semantics:
8433 """"""""""
8434
8435 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8436 by codegen.