inalloca: Fix incorrect example IR and remove LangRef warning
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``internal``
201     Similar to private, but the value shows as a local symbol
202     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
203     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
204 ``available_externally``
205     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
206     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
207     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
208     of the definition of the global, which is known to be somewhere
209     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
210     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
211     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
212     not declarations.
213 ``linkonce``
214     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
215     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
216     some forms of inline functions, templates, or other code which must
217     be generated in each translation unit that uses it, but where the
218     body may be overridden with a more definitive definition later.
219     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
220     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
221     inline the body of this function into callers because it doesn't
222     know if this definition of the function is the definitive definition
223     within the program or whether it will be overridden by a stronger
224     definition. To enable inlining and other optimizations, use
225     "``linkonce_odr``" linkage.
226 ``weak``
227     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
228     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
229     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
230     in C source code.
231 ``common``
232     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
233     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
234     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
235     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
236     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
237     must have a zero initializer, and may not be marked
238     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
239     common linkage.
240
241 .. _linkage_appending:
242
243 ``appending``
244     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
245     pointer to array type. When two global variables with appending
246     linkage are linked together, the two global arrays are appended
247     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
248     system linker append together "sections" with identical names when
249     .o files are linked.
250 ``extern_weak``
251     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
252     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
253     instead of being an undefined reference.
254 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
255     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
256     functions with different semantics. Other languages, such as
257     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
258     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
259     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
260     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
261     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
262 ``external``
263     If none of the above identifiers are used, the global is externally
264     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
265     resolve external symbol references.
266
267 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
268 other than ``external`` or ``extern_weak``.
269
270 .. _callingconv:
271
272 Calling Conventions
273 -------------------
274
275 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
276 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
277 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
278 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
279 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
280 added in the future:
281
282 "``ccc``" - The C calling convention
283     This calling convention (the default if no other calling convention
284     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
285     convention supports varargs function calls and tolerates some
286     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
287     the function (as does normal C).
288 "``fastcc``" - The fast calling convention
289     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
290     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
291     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
292     code for the target, without having to conform to an externally
293     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
294     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
295     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
296     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
297     match the prototype of the function definition.
298 "``coldcc``" - The cold calling convention
299     This calling convention attempts to make code in the caller as
300     efficient as possible under the assumption that the call is not
301     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
302     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
303     This calling convention does not support varargs and requires the
304     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
305     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
306     calls for inlining.
307 "``cc 10``" - GHC convention
308     This calling convention has been implemented specifically for use by
309     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
310     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
311     by disabling callee save registers. This calling convention should
312     not be used lightly but only for specific situations such as an
313     alternative to the *register pinning* performance technique often
314     used when implementing functional programming languages. At the
315     moment only X86 supports this convention and it has the following
316     limitations:
317
318     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
319        floating point types are supported.
320     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
321        floating point parameters.
322
323     This calling convention supports `tail call
324     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
325     caller and callee are using it.
326 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
327     This calling convention has been implemented specifically for use by
328     the `High-Performance Erlang
329     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
330     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
331     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
332     registers for argument passing than the ordinary C calling
333     convention and defines no callee-saved registers. The calling
334     convention properly supports `tail call
335     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
336     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
337     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
338     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
339     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
340     bit).
341 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
342     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
343     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
344     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
345     platform's customary return register.
346 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
347     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
348     sequence in place of a call site. This convention forces the call
349     arguments into registers but allows them to be dynamcially
350     allocated. This can currently only be used with calls to
351     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
352     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
353 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
354     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
355     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
356     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
357     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
358     burden of saving and recovering a large register set before and after the
359     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
360     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
361     apply for values returned in callee-saved registers.
362
363     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
364       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
365       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
366
367     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
368     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
369     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
370     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
371     registers, which haven't already been saved by the caller. The
372     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
373     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
374     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
375     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
376     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
377     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
378
379     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
380     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
381     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
382     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
383     by other runtimes in the future too. The current implementation only
384     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
385     future.
386 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
387     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
388     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
389     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
390     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
391     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
392     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
393     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
394     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
395     returned in callee-saved registers.
396
397     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
398       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
399       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
400
401     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
402     that don't need to call out to any other functions.
403
404     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
405     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
406     experimental at this time.
407 "``cc <n>``" - Numbered convention
408     Any calling convention may be specified by number, allowing
409     target-specific calling conventions to be used. Target specific
410     calling conventions start at 64.
411
412 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
413 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
414 convention.
415
416 .. _visibilitystyles:
417
418 Visibility Styles
419 -----------------
420
421 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
422 styles:
423
424 "``default``" - Default style
425     On targets that use the ELF object file format, default visibility
426     means that the declaration is visible to other modules and, in
427     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
428     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
429     to other modules. Default visibility corresponds to "external
430     linkage" in the language.
431 "``hidden``" - Hidden style
432     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
433     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
434     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
435     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
436     library) can reference it directly.
437 "``protected``" - Protected style
438     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
439     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
440     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
441     cannot be overridden by another module.
442
443 .. _namedtypes:
444
445 DLL Storage Classes
446 -------------------
447
448 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
449 DLL storage class:
450
451 ``dllimport``
452     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
453     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
454     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
455     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
456 ``dllexport``
457     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
458     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
459     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
460     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
461     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
462     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
463
464 Structure Types
465 ---------------
466
467 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
468 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
469 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
470 to forward declare a type which is not yet available.
471
472 An example of a identified structure specification is:
473
474 .. code-block:: llvm
475
476     %mytype = type { %mytype*, i32 }
477
478 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
479 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
480
481 .. _globalvars:
482
483 Global Variables
484 ----------------
485
486 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
487 instead of run-time.
488
489 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
490 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
491
492 Global variables in other translation units can also be declared, in which
493 case they don't have an initializer.
494
495 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
496 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
497 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
498 TLS model may be specified:
499
500 ``localdynamic``
501     For variables that are only used within the current shared library.
502 ``initialexec``
503     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
504 ``localexec``
505     For variables defined in the executable and only used within it.
506
507 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
508 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
509 more information on under which circumstances the different models may
510 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
511 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
512
513 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
514 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
515 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
516 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
517 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
518 variable.
519
520 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
521 constant, even if the final definition of the global is not. This
522 capability can be used to enable slightly better optimization of the
523 program, but requires the language definition to guarantee that
524 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
525 units that do not include the definition.
526
527 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
528 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
529 always define a pointer to their "content" type because they describe a
530 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
531 pointers.
532
533 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
534 that the address is not significant, only the content. Constants marked
535 like this can be merged with other constants if they have the same
536 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
537 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
538 whose address is significant.
539
540 A global variable may be declared to reside in a target-specific
541 numbered address space. For targets that support them, address spaces
542 may affect how optimizations are performed and/or what target
543 instructions are used to access the variable. The default address space
544 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
545
546 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
547 target supports it, it will emit globals to the section specified.
548
549 By default, global initializers are optimized by assuming that global
550 variables defined within the module are not modified from their
551 initial values before the start of the global initializer.  This is
552 true even for variables potentially accessible from outside the
553 module, including those with external linkage or appearing in
554 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
555 by marking the variable with ``externally_initialized``.
556
557 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
558 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
559 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
560 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
561 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
562 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
563 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
564 assume that the globals are densely packed in their section and try to
565 iterate over them as an array, alignment padding would break this
566 iteration.
567
568 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
569
570 Syntax::
571
572     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
573                          [AddrSpace] [unnamed_addr] [ExternallyInitialized]
574                          <global | constant> <Type>
575                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
576
577 For example, the following defines a global in a numbered address space
578 with an initializer, section, and alignment:
579
580 .. code-block:: llvm
581
582     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
583
584 The following example just declares a global variable
585
586 .. code-block:: llvm
587
588    @G = external global i32
589
590 The following example defines a thread-local global with the
591 ``initialexec`` TLS model:
592
593 .. code-block:: llvm
594
595     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
596
597 .. _functionstructure:
598
599 Functions
600 ---------
601
602 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
603 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
604 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
605 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
606 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
607 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
608 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
609 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
610 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
611 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
612 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
613
614 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
615 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
616 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
617 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
618 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
619 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
620 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
621 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
622
623 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
624 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
625 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
626 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
627 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
628 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
629 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
630 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
631 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
632
633 The first basic block in a function is special in two ways: it is
634 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
635 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
636 the entry block of a function). Because the block can have no
637 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
638
639 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
640 target supports it, it will emit functions to the section specified.
641
642 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
643 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
644 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
645 is specified, the function is forced to have at least that much
646 alignment. All alignments must be a power of 2.
647
648 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
649 be significant and two identical functions can be merged.
650
651 Syntax::
652
653     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
654            [cconv] [ret attrs]
655            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
656            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [align N]
657            [gc] [prefix Constant] { ... }
658
659 .. _langref_aliases:
660
661 Aliases
662 -------
663
664 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
665 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
666 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
667 :ref:`visibility style <visibility>`, and an optional :ref:`DLL storage class
668 <dllstorageclass>`.
669
670 Syntax::
671
672     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
673
674 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
675 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
676 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
677 alias.
678
679 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
680 the aliasee.
681
682 The aliasee must be a definition.
683
684 .. _namedmetadatastructure:
685
686 Named Metadata
687 --------------
688
689 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
690 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
691 operands for a named metadata.
692
693 Syntax::
694
695     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
696     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
697     !1 = metadata !{metadata !"one"}
698     !2 = metadata !{metadata !"two"}
699     ; A named metadata.
700     !name = !{!0, !1, !2}
701
702 .. _paramattrs:
703
704 Parameter Attributes
705 --------------------
706
707 The return type and each parameter of a function type may have a set of
708 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
709 used to communicate additional information about the result or
710 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
711 of the function, not of the function type, so functions with different
712 parameter attributes can have the same function type.
713
714 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
715 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
716 For example:
717
718 .. code-block:: llvm
719
720     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
721     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
722     declare signext i8 @returns_signed_char()
723
724 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
725 ``readonly``) come immediately after the argument list.
726
727 Currently, only the following parameter attributes are defined:
728
729 ``zeroext``
730     This indicates to the code generator that the parameter or return
731     value should be zero-extended to the extent required by the target's
732     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
733     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
734 ``signext``
735     This indicates to the code generator that the parameter or return
736     value should be sign-extended to the extent required by the target's
737     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
738     the callee (for a return value).
739 ``inreg``
740     This indicates that this parameter or return value should be treated
741     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
742     a function call or return (usually, by putting it in a register as
743     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
744     two different kinds of registers). Use of this attribute is
745     target-specific.
746 ``byval``
747     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
748     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
749     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
750     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
751     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
752     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
753     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
754     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
755     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
756     values.
757
758     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
759     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
760     form and the known alignment of the pointer specified to the call
761     site. If the alignment is not specified, then the code generator
762     makes a target-specific assumption.
763
764 .. _attr_inalloca:
765
766 ``inalloca``
767
768     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
769     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
770     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
771     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
772     inalloca keyword.  Only the past argument may have the ``inalloca``
773     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
774
775     An argument allocation may be used by a call at most once because
776     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
777     used in conjunction with other attributes that affect argument
778     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
779     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
780     large aggregate return values, which means that frontend authors
781     must lower them with ``sret`` pointers.
782
783     When the call site is reached, the argument allocation must have
784     been the most recent stack allocation that is still live, or the
785     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
786     space after an argument allocation and before its call site, but it
787     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
788     <int_stackrestore>`.
789
790     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
791     attribute.
792
793 ``sret``
794     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
795     structure that is the return value of the function in the source
796     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
797     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
798     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
799     the first parameter. This is not a valid attribute for return
800     values.
801 ``noalias``
802     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
803     the argument or return value do not alias pointer values which are
804     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
805     call to the parent function, dependencies between memory references
806     from before or after the call and from those during the call are
807     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
808     value used in that call. The caller shares the responsibility with
809     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
810     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
811     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
812
813     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
814     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
815     though it is slightly weaker.
816
817     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
818     while LLVM's ``noalias`` is.
819 ``nocapture``
820     This indicates that the callee does not make any copies of the
821     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
822     attribute for return values.
823
824 .. _nest:
825
826 ``nest``
827     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
828     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
829     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
830
831 ``returned``
832     This indicates that the function always returns the argument as its return
833     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
834     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
835     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
836     the callee. The parameter and the function return type must be valid
837     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
838     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
839
840 .. _gc:
841
842 Garbage Collector Names
843 -----------------------
844
845 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
846 string:
847
848 .. code-block:: llvm
849
850     define void @f() gc "name" { ... }
851
852 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
853 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
854 support the named garbage collection algorithm.
855
856 .. _prefixdata:
857
858 Prefix Data
859 -----------
860
861 Prefix data is data associated with a function which the code generator
862 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
863 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
864 specific functions and make it available through the function pointer while
865 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
866 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
867 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
868 of the prefix data.
869
870 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
871 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
872 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
873 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
874 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
875 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
876 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
877 makes the format of the prefix data highly target dependent.
878
879 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
880 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
881 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
882 of the prefix data.
883
884 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
885 which encodes the ``nop`` instruction:
886
887 .. code-block:: llvm
888
889     define void @f() prefix i8 144 { ... }
890
891 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
892 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
893 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
894
895 .. code-block:: llvm
896
897     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
898
899     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
900
901 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
902 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
903 optimizers but will not be emitted in the object file.
904
905 .. _attrgrp:
906
907 Attribute Groups
908 ----------------
909
910 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
911 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
912 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
913 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
914 group will capture the important command line flags used to build that file.
915
916 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
917 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
918 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
919 different groups are merged.
920
921 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
922 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
923
924 .. code-block:: llvm
925
926    ; Target-independent attributes:
927    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
928
929    ; Target-dependent attributes:
930    attributes #1 = { "no-sse" }
931
932    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
933    define void @f() #0 #1 { ... }
934
935 .. _fnattrs:
936
937 Function Attributes
938 -------------------
939
940 Function attributes are set to communicate additional information about
941 a function. Function attributes are considered to be part of the
942 function, not of the function type, so functions with different function
943 attributes can have the same function type.
944
945 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
946 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
947 example:
948
949 .. code-block:: llvm
950
951     define void @f() noinline { ... }
952     define void @f() alwaysinline { ... }
953     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
954     define void @f() optsize { ... }
955
956 ``alignstack(<n>)``
957     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
958     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
959     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
960     parentheses.
961 ``alwaysinline``
962     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
963     this function into callers whenever possible, ignoring any active
964     inlining size threshold for this caller.
965 ``builtin``
966     This indicates that the callee function at a call site should be
967     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
968     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
969     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
970     attribute.
971 ``cold``
972     This attribute indicates that this function is rarely called. When
973     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
974     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
975     weight.
976 ``inlinehint``
977     This attribute indicates that the source code contained a hint that
978     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
979     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
980     inliner.
981 ``minsize``
982     This attribute suggests that optimization passes and code generator
983     passes make choices that keep the code size of this function as small
984     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
985     performance in order to minimize the size of the generated code.
986 ``naked``
987     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
988     function. This can have very system-specific consequences.
989 ``nobuiltin``
990     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
991     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
992     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
993     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
994     and on function declarations and definitions.
995 ``noduplicate``
996     This attribute indicates that calls to the function cannot be
997     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
998     within its parent function, but may not be duplicated within
999     its parent function.
1000
1001     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1002     be an inlining candidate, provided that the call is not
1003     duplicated by inlining. That implies that the function has
1004     internal linkage and only has one call site, so the original
1005     call is dead after inlining.
1006 ``noimplicitfloat``
1007     This attributes disables implicit floating point instructions.
1008 ``noinline``
1009     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1010     function in any situation. This attribute may not be used together
1011     with the ``alwaysinline`` attribute.
1012 ``nonlazybind``
1013     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1014     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1015     startup time if the function is not called during program startup.
1016 ``noredzone``
1017     This attribute indicates that the code generator should not use a
1018     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1019 ``noreturn``
1020     This function attribute indicates that the function never returns
1021     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1022     function ever does dynamically return.
1023 ``nounwind``
1024     This function attribute indicates that the function never returns
1025     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1026     unwind, its runtime behavior is undefined.
1027 ``optnone``
1028     This function attribute indicates that the function is not optimized
1029     by any optimization or code generator passes with the
1030     exception of interprocedural optimization passes.
1031     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1032     attribute; this attribute is also incompatible
1033     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1034
1035     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1036     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1037     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1038     candidates for inlining into the body of this function.
1039 ``optsize``
1040     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1041     passes make choices that keep the code size of this function low,
1042     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1043     long as they do not significantly impact runtime performance.
1044 ``readnone``
1045     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1046     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1047     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1048     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1049     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1050     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1051     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1052     the ``C++`` exception throwing methods.
1053
1054     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1055     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1056     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1057 ``readonly``
1058     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1059     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1060     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1061     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1062     state that may be set in the caller. A readonly function always
1063     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1064     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1065     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1066     methods.
1067
1068     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1069     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1070     the pointer points to.
1071 ``returns_twice``
1072     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1073     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1074     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1075     functions.
1076 ``sanitize_address``
1077     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1078     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1079 ``sanitize_memory``
1080     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1081     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1082 ``sanitize_thread``
1083     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1084     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1085 ``ssp``
1086     This attribute indicates that the function should emit a stack
1087     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1088     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1089     return from the function to see if it has been overwritten. A
1090     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1091     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1092
1093     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1094     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1095     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1096       ``ssp-buffer-size``.
1097
1098     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1099     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1100
1101     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1102     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1103     function will have an ``ssp`` attribute.
1104 ``sspreq``
1105     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1106     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1107     attribute.
1108
1109     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1110     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1111     The specific layout rules are:
1112
1113     #. Large arrays and structures containing large arrays
1114        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1115     #. Small arrays and structures containing small arrays
1116        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1117     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1118        protector.
1119
1120     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1121     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1122     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1123     an ``sspreq`` attribute.
1124 ``sspstrong``
1125     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1126     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1127     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1128     will enable protectors for functions with:
1129
1130     - Arrays of any size and type
1131     - Aggregates containing an array of any size and type.
1132     - Calls to alloca().
1133     - Local variables that have had their address taken.
1134
1135     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1136     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1137     The specific layout rules are:
1138
1139     #. Large arrays and structures containing large arrays
1140        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1141     #. Small arrays and structures containing small arrays
1142        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1143     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1144        protector.
1145
1146     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1147
1148     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1149     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1150     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1151 ``uwtable``
1152     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1153     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1154     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1155     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1156     units.
1157
1158 .. _moduleasm:
1159
1160 Module-Level Inline Assembly
1161 ----------------------------
1162
1163 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1164 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1165 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1166 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1167
1168 .. code-block:: llvm
1169
1170     module asm "inline asm code goes here"
1171     module asm "more can go here"
1172
1173 The strings can contain any character by escaping non-printable
1174 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1175 two digit hex code for the number.
1176
1177 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1178 assembly code is generated.
1179
1180 .. _langref_datalayout:
1181
1182 Data Layout
1183 -----------
1184
1185 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1186 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1187 simply:
1188
1189 .. code-block:: llvm
1190
1191     target datalayout = "layout specification"
1192
1193 The *layout specification* consists of a list of specifications
1194 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1195 with a letter and may include other information after the letter to
1196 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1197 as follows:
1198
1199 ``E``
1200     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1201     the bits with the most significance have the lowest address
1202     location.
1203 ``e``
1204     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1205     is, the bits with the least significance have the lowest address
1206     location.
1207 ``S<size>``
1208     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1209     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1210     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1211     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1212     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1213     alignment promotions.
1214 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1215     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1216     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1217     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1218     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1219     in the range [1,2^23).
1220 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1221     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1222     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1223 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1224     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1225     ``<size>``.
1226 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1227     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1228     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1229     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1230     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1231     targets.
1232 ``a:<abi>:<pref>``
1233     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1234 ``m:<mangling>``
1235     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1236     options are
1237
1238     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1239     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1240     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1241       symbols get a ``_`` prefix.
1242     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1243       functions also get a suffix based on the frame size.
1244 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1245     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1246     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1247     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1248     this set are considered to support most general arithmetic operations
1249     efficiently.
1250
1251 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1252 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1253 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1254
1255 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1256 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1257 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1258 specifications are given in this list:
1259
1260 -  ``E`` - big endian
1261 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1262 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1263    same as the default address space.
1264 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1265 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1266 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1267 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1268 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1269 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1270    alignment of 64-bits
1271 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1272 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1273 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1274 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1275 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1276 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1277 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1278
1279 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1280 following rules:
1281
1282 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1283    that specification is used.
1284 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1285    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1286    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1287    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1288    given the default specifications above, the i7 type will use the
1289    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1290    alignment of i64 (largest specified).
1291 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1292    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1293    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1294    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1295
1296 The function of the data layout string may not be what you expect.
1297 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1298 the code generator should use.
1299
1300 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1301 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1302 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1303 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1304 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1305 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1306 that require precise layout information, but this also prevents those
1307 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1308
1309 .. _langref_triple:
1310
1311 Target Triple
1312 -------------
1313
1314 A module may specify a target triple string that describes the target
1315 host. The syntax for the target triple is simply:
1316
1317 .. code-block:: llvm
1318
1319     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1320
1321 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1322 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1323
1324 ::
1325
1326     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1327     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1328
1329 This information is passed along to the backend so that it generates
1330 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1331 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1332
1333 .. _pointeraliasing:
1334
1335 Pointer Aliasing Rules
1336 ----------------------
1337
1338 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1339 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1340 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1341 to the following rules:
1342
1343 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1344    value it is *based* on.
1345 -  An address of a global variable is associated with the address range
1346    of the variable's storage.
1347 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1348    address range of the allocated storage.
1349 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1350    address.
1351 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1352    a function not defined within LLVM may be associated with address
1353    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1354    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1355    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1356
1357 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1358 following rules:
1359
1360 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1361    on the first operand of the ``getelementptr``.
1362 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1363    ``bitcast``.
1364 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1365    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1366    the pointer's value.
1367 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1368
1369 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1370 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1371
1372 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1373 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1374 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1375 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1376 alignment of the store.
1377
1378 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1379 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1380 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1381 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1382 alias analysis.
1383
1384 .. _volatile:
1385
1386 Volatile Memory Accesses
1387 ------------------------
1388
1389 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1390 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1391 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1392 volatile operations or change their order of execution relative to other
1393 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1394 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1395 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1396
1397 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1398 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1399 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1400 target-legal volatile load/store instructions.
1401
1402 .. admonition:: Rationale
1403
1404  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1405  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1406  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1407  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1408  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1409  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1410  do not violate the frontend's contract with the language.
1411
1412 .. _memmodel:
1413
1414 Memory Model for Concurrent Operations
1415 --------------------------------------
1416
1417 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1418 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1419 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1420 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1421
1422 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1423
1424 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1425 that
1426
1427 -  Is a superset of single-thread program order, and
1428 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1429    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1430    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1431    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1432    Constraints <ordering>`).
1433
1434 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1435 between a thread and signals executing inside that thread.
1436
1437 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1438 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1439 (defined) write operations (store instructions, atomic
1440 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1441 section, initialized globals are considered to have a write of the
1442 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1443 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1444 may see any write to the same byte, except:
1445
1446 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1447    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1448    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1449 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1450    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1451
1452 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1453
1454 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1455    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1456    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1457    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1458    synchronization.)
1459 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1460    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1461 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1462    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1463 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1464    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1465    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1466    constraints on how the choice is made.
1467 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1468
1469 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1470 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1471 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1472 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1473 than one instruction to read the series of bytes.
1474
1475 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1476 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1477 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1478 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1479 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1480 from an address, introducing a store can change a load that may see
1481 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1482
1483 .. _ordering:
1484
1485 Atomic Memory Ordering Constraints
1486 ----------------------------------
1487
1488 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1489 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1490 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1491 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1492 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1493 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1494 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1495 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1496 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1497 differently since they don't take an address. See that instruction's
1498 documentation for details.
1499
1500 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1501 :doc:`Atomics`.
1502
1503 ``unordered``
1504     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1505     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1506     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1507     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1508     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1509     to make them atomic in any interesting way.
1510 ``monotonic``
1511     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1512     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1513     address. All modification orders must be compatible with the
1514     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1515     orders can be combined to a global total order for the whole program
1516     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1517     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1518     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1519     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1520     happens before another atomic read of the same address, the later
1521     read must see the same value or a later value in the address's
1522     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1523     stronger) operations on the same address. If an address is written
1524     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1525     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1526     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1527     ``memory_order_relaxed``.
1528 ``acquire``
1529     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1530     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1531     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1532 ``release``
1533     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1534     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1535     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1536     complete description; see the C++0x definition of a release
1537     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1538     ``memory_order_release``.
1539 ``acq_rel`` (acquire+release)
1540     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1541     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1542 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1543     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1544     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1545     writes), there is a global total order on all
1546     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1547     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1548     modification orders of all the affected addresses. Each
1549     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1550     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1551     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1552
1553 .. _singlethread:
1554
1555 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1556 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1557 other operations running in the same thread (for example, in signal
1558 handlers).
1559
1560 .. _fastmath:
1561
1562 Fast-Math Flags
1563 ---------------
1564
1565 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1566 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1567 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1568 otherwise unsafe floating point operations
1569
1570 ``nnan``
1571    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1572    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1573    NaNs, but the value of the result is undefined.
1574
1575 ``ninf``
1576    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1577    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1578    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1579
1580 ``nsz``
1581    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1582    argument or result as insignificant.
1583
1584 ``arcp``
1585    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1586    argument rather than perform division.
1587
1588 ``fast``
1589    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1590    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1591    flag implies all the others.
1592
1593 .. _typesystem:
1594
1595 Type System
1596 ===========
1597
1598 The LLVM type system is one of the most important features of the
1599 intermediate representation. Being typed enables a number of
1600 optimizations to be performed on the intermediate representation
1601 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1602 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1603 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1604 not feasible to perform on normal three address code representations.
1605
1606 .. _t_void:
1607
1608 Void Type
1609 ---------
1610
1611 :Overview:
1612
1613
1614 The void type does not represent any value and has no size.
1615
1616 :Syntax:
1617
1618
1619 ::
1620
1621       void
1622
1623
1624 .. _t_function:
1625
1626 Function Type
1627 -------------
1628
1629 :Overview:
1630
1631
1632 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1633 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1634 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1635 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1636
1637 :Syntax:
1638
1639 ::
1640
1641       <returntype> (<parameter list>)
1642
1643 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1644 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1645 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1646 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1647 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1648 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1649
1650 :Examples:
1651
1652 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1653 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1654 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1655 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1656 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1657 | ``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. |
1658 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1659 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1660 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1661
1662 .. _t_firstclass:
1663
1664 First Class Types
1665 -----------------
1666
1667 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1668 Values of these types are the only ones which can be produced by
1669 instructions.
1670
1671 .. _t_single_value:
1672
1673 Single Value Types
1674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1675
1676 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1677
1678 .. _t_integer:
1679
1680 Integer Type
1681 """"""""""""
1682
1683 :Overview:
1684
1685 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1686 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1687 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1688
1689 :Syntax:
1690
1691 ::
1692
1693       iN
1694
1695 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1696 value.
1697
1698 Examples:
1699 *********
1700
1701 +----------------+------------------------------------------------+
1702 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1703 +----------------+------------------------------------------------+
1704 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1705 +----------------+------------------------------------------------+
1706 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1707 +----------------+------------------------------------------------+
1708
1709 .. _t_floating:
1710
1711 Floating Point Types
1712 """"""""""""""""""""
1713
1714 .. list-table::
1715    :header-rows: 1
1716
1717    * - Type
1718      - Description
1719
1720    * - ``half``
1721      - 16-bit floating point value
1722
1723    * - ``float``
1724      - 32-bit floating point value
1725
1726    * - ``double``
1727      - 64-bit floating point value
1728
1729    * - ``fp128``
1730      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1731
1732    * - ``x86_fp80``
1733      -  80-bit floating point value (X87)
1734
1735    * - ``ppc_fp128``
1736      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1737
1738 X86_mmx Type
1739 """"""""""""
1740
1741 :Overview:
1742
1743 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1744 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1745 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1746 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1747 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1748 of this type.
1749
1750 :Syntax:
1751
1752 ::
1753
1754       x86_mmx
1755
1756
1757 .. _t_pointer:
1758
1759 Pointer Type
1760 """"""""""""
1761
1762 :Overview:
1763
1764 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1765 commonly used to reference objects in memory.
1766
1767 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1768 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1769 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1770 are target-specific.
1771
1772 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1773 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1774
1775 :Syntax:
1776
1777 ::
1778
1779       <type> *
1780
1781 :Examples:
1782
1783 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1784 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1785 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1786 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1787 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1788 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1789 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1790
1791 .. _t_vector:
1792
1793 Vector Type
1794 """""""""""
1795
1796 :Overview:
1797
1798 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1799 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1800 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1801 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1802 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1803
1804 :Syntax:
1805
1806 ::
1807
1808       < <# elements> x <elementtype> >
1809
1810 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1811 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1812 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1813
1814 :Examples:
1815
1816 +-------------------+--------------------------------------------------+
1817 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1818 +-------------------+--------------------------------------------------+
1819 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1820 +-------------------+--------------------------------------------------+
1821 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1822 +-------------------+--------------------------------------------------+
1823 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1824 +-------------------+--------------------------------------------------+
1825
1826 .. _t_label:
1827
1828 Label Type
1829 ^^^^^^^^^^
1830
1831 :Overview:
1832
1833 The label type represents code labels.
1834
1835 :Syntax:
1836
1837 ::
1838
1839       label
1840
1841 .. _t_metadata:
1842
1843 Metadata Type
1844 ^^^^^^^^^^^^^
1845
1846 :Overview:
1847
1848 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1849 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1850
1851 :Syntax:
1852
1853 ::
1854
1855       metadata
1856
1857 .. _t_aggregate:
1858
1859 Aggregate Types
1860 ^^^^^^^^^^^^^^^
1861
1862 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1863 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1864 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1865 aggregate types.
1866
1867 .. _t_array:
1868
1869 Array Type
1870 """"""""""
1871
1872 :Overview:
1873
1874 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1875 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1876 elements) and an underlying data type.
1877
1878 :Syntax:
1879
1880 ::
1881
1882       [<# elements> x <elementtype>]
1883
1884 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1885 be any type with a size.
1886
1887 :Examples:
1888
1889 +------------------+--------------------------------------+
1890 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1891 +------------------+--------------------------------------+
1892 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1893 +------------------+--------------------------------------+
1894 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1895 +------------------+--------------------------------------+
1896
1897 Here are some examples of multidimensional arrays:
1898
1899 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1900 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1901 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1902 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1903 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1904 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1905 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1906
1907 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1908 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1909 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1910 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1911 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1912 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1913 example.
1914
1915 .. _t_struct:
1916
1917 Structure Type
1918 """"""""""""""
1919
1920 :Overview:
1921
1922 The structure type is used to represent a collection of data members
1923 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1924 a size.
1925
1926 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1927 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1928 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1929 '``insertvalue``' instructions.
1930
1931 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1932 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1933 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1934 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1935 required to match what the underlying code generator expects.
1936
1937 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1938 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1939 identified types are always defined at the top level with a name.
1940 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1941 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1942 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1943
1944 :Syntax:
1945
1946 ::
1947
1948       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1949       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1950
1951 :Examples:
1952
1953 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1954 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1955 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1956 | ``{ 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``.  |
1957 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1958 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1959 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1960
1961 .. _t_opaque:
1962
1963 Opaque Structure Types
1964 """"""""""""""""""""""
1965
1966 :Overview:
1967
1968 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1969 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1970 notion of a forward declared structure.
1971
1972 :Syntax:
1973
1974 ::
1975
1976       %X = type opaque
1977       %52 = type opaque
1978
1979 :Examples:
1980
1981 +--------------+-------------------+
1982 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1983 +--------------+-------------------+
1984
1985 Constants
1986 =========
1987
1988 LLVM has several different basic types of constants. This section
1989 describes them all and their syntax.
1990
1991 Simple Constants
1992 ----------------
1993
1994 **Boolean constants**
1995     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1996     of the ``i1`` type.
1997 **Integer constants**
1998     Standard integers (such as '4') are constants of the
1999     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2000     integer types.
2001 **Floating point constants**
2002     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2003     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2004     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2005     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2006     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2007     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2008     point <t_floating>` type.
2009 **Null pointer constants**
2010     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2011     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2012
2013 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2014 floating point constants. For example, the form
2015 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2016 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2017 constants are required (and the only time that they are generated by the
2018 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2019 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2020 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2021 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2022 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2023
2024 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2025 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2026 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2027 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2028 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2029 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2030 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2031 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2032 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2033 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2034 will only work if they match the long double format on your target.
2035 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2036 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2037 (sign bit at the left).
2038
2039 There are no constants of type x86_mmx.
2040
2041 .. _complexconstants:
2042
2043 Complex Constants
2044 -----------------
2045
2046 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2047 constants and smaller complex constants.
2048
2049 **Structure constants**
2050     Structure constants are represented with notation similar to
2051     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2052     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2053     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2054     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2055     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2056     must match those specified by the type.
2057 **Array constants**
2058     Array constants are represented with notation similar to array type
2059     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2060     square brackets (``[]``)). For example:
2061     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2062     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2063     match those specified by the type.
2064 **Vector constants**
2065     Vector constants are represented with notation similar to vector
2066     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2067     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2068     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2069     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2070     elements must match those specified by the type.
2071 **Zero initialization**
2072     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2073     value to zero of *any* type, including scalar and
2074     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2075     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2076     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2077 **Metadata node**
2078     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2079     type <t_metadata>`. For example:
2080     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2081     constants that are meant to be interpreted as part of the
2082     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2083     information such as debug info.
2084
2085 Global Variable and Function Addresses
2086 --------------------------------------
2087
2088 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2089 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2090 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2091 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2092 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2093 file:
2094
2095 .. code-block:: llvm
2096
2097     @X = global i32 17
2098     @Y = global i32 42
2099     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2100
2101 .. _undefvalues:
2102
2103 Undefined Values
2104 ----------------
2105
2106 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2107 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2108 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2109 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2110
2111 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2112 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2113 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2114 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2115
2116 .. code-block:: llvm
2117
2118       %A = add %X, undef
2119       %B = sub %X, undef
2120       %C = xor %X, undef
2121     Safe:
2122       %A = undef
2123       %B = undef
2124       %C = undef
2125
2126 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2127 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2128
2129 .. code-block:: llvm
2130
2131       %A = or %X, undef
2132       %B = and %X, undef
2133     Safe:
2134       %A = -1
2135       %B = 0
2136     Unsafe:
2137       %A = undef
2138       %B = undef
2139
2140 These logical operations have bits that are not always affected by the
2141 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2142 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2143 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2144 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2145 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2146 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2147 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2148 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2149
2150 .. code-block:: llvm
2151
2152       %A = select undef, %X, %Y
2153       %B = select undef, 42, %Y
2154       %C = select %X, %Y, undef
2155     Safe:
2156       %A = %X     (or %Y)
2157       %B = 42     (or %Y)
2158       %C = %Y
2159     Unsafe:
2160       %A = undef
2161       %B = undef
2162       %C = undef
2163
2164 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2165 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2166 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2167 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2168 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2169 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2170 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2171
2172 .. code-block:: llvm
2173
2174       %A = xor undef, undef
2175
2176       %B = undef
2177       %C = xor %B, %B
2178
2179       %D = undef
2180       %E = icmp lt %D, 4
2181       %F = icmp gte %D, 4
2182
2183     Safe:
2184       %A = undef
2185       %B = undef
2186       %C = undef
2187       %D = undef
2188       %E = undef
2189       %F = undef
2190
2191 This example points out that two '``undef``' operands are not
2192 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2193 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2194 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2195 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2196 its value over its "live range". This is true because the variable
2197 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2198 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2199 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2200 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2201 uses with" concept would not hold.
2202
2203 .. code-block:: llvm
2204
2205       %A = fdiv undef, %X
2206       %B = fdiv %X, undef
2207     Safe:
2208       %A = undef
2209     b: unreachable
2210
2211 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2212 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2213 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2214 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2215 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2216 However, in the second example, we can make a more aggressive
2217 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2218 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2219 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2220 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2221 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2222 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2223
2224 .. code-block:: llvm
2225
2226     a:  store undef -> %X
2227     b:  store %X -> undef
2228     Safe:
2229     a: <deleted>
2230     b: unreachable
2231
2232 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2233 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2234 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2235 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2236 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2237
2238 .. _poisonvalues:
2239
2240 Poison Values
2241 -------------
2242
2243 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2244 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2245 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2246 which results in undefined behavior.
2247
2248 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2249 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2250 the ``nsw`` flag.
2251
2252 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2253
2254 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2255 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2256    their dynamic predecessor basic block.
2257 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2258    in the dynamic callers of their functions.
2259 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2260    instructions that dynamically transfer control back to them.
2261 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2262    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2263    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2264 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2265    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2266    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2267    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2268 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2269    most recent preceding instruction with externally visible side
2270    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2271    operations <volatile>`.)
2272 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2273    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2274    multiple successors and the instruction is always executed when
2275    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2276    when control is transferred to another.
2277 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2278    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2279    be different if the terminator had transferred control to a different
2280    successor.
2281 -  Dependence is transitive.
2282
2283 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2284 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2285 on a poison value has undefined behavior.
2286
2287 Here are some examples:
2288
2289 .. code-block:: llvm
2290
2291     entry:
2292       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2293       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2294       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2295       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2296
2297       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2298       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2299
2300       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2301
2302       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2303       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2304       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2305       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2306
2307       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2308       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2309
2310     true:
2311       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2312                                            ; it has undefined behavior.
2313       br label %end
2314
2315     end:
2316       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2317                                            ; Both edges into this PHI are
2318                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2319                                            ; always results in a poison value.
2320
2321       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2322                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2323                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2324
2325       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2326                                            ; The same branch again, but this time the
2327                                            ; true block doesn't have side effects.
2328
2329     second_true:
2330       ; No side effects!
2331       ret void
2332
2333     second_end:
2334       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2335                                            ; on the store in %end. Also, it is
2336                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2337                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2338                                            ; behavior in this example).
2339
2340 .. _blockaddress:
2341
2342 Addresses of Basic Blocks
2343 -------------------------
2344
2345 ``blockaddress(@function, %block)``
2346
2347 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2348 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2349 Taking the address of the entry block is illegal.
2350
2351 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2352 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2353 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2354 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2355 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2356 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2357 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2358 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2359 instruction.
2360
2361 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2362 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2363
2364 .. _constantexprs:
2365
2366 Constant Expressions
2367 --------------------
2368
2369 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2370 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2371 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2372 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2373 The following is the syntax for constant expressions:
2374
2375 ``trunc (CST to TYPE)``
2376     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2377     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2378 ``zext (CST to TYPE)``
2379     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2380     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2381 ``sext (CST to TYPE)``
2382     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2383     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2384 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2385     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2386     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2387     must be floating point.
2388 ``fpext (CST to TYPE)``
2389     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2390     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2391     floating point.
2392 ``fptoui (CST to TYPE)``
2393     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2394     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2395     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2396     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2397     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2398 ``fptosi (CST to TYPE)``
2399     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2400     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2401     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2402     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2403     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2404 ``uitofp (CST to TYPE)``
2405     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2406     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2407     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2408     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2409     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2410 ``sitofp (CST to TYPE)``
2411     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2412     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2413     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2414     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2415     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2416 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2417     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2418     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2419     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2420     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2421 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2422     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2423     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2424     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2425     This one is *really* dangerous!
2426 ``bitcast (CST to TYPE)``
2427     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2428     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2429     instruction <i_bitcast>`.
2430 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2431     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2432     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2433     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2434 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2435     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2436     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2437     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2438     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2439 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2440     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2441 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2442     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2443 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2444     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2445 ``extractelement (VAL, IDX)``
2446     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2447     constants.
2448 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2449     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2450     constants.
2451 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2452     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2453     constants.
2454 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2455     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2456     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2457     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2458     least one index value must be specified.
2459 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2460     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2461     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2462     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2463     value must be specified.
2464 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2465     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2466     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2467     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2468     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2469     operations on floating point values are allowed).
2470
2471 Other Values
2472 ============
2473
2474 .. _inlineasmexprs:
2475
2476 Inline Assembler Expressions
2477 ----------------------------
2478
2479 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2480 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2481 value represents the inline assembler as a string (containing the
2482 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2483 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2484 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2485 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2486 assembler expression is:
2487
2488 .. code-block:: llvm
2489
2490     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2491
2492 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2493 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2494 Thus, typically we have:
2495
2496 .. code-block:: llvm
2497
2498     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2499
2500 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2501 marked as having side effects. This is done through the use of the
2502 '``sideeffect``' keyword, like so:
2503
2504 .. code-block:: llvm
2505
2506     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2507
2508 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2509 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2510 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2511 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2512 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2513 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2514
2515 .. code-block:: llvm
2516
2517     call void asm alignstack "eieio", ""()
2518
2519 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2520 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2521 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2522 the only supported dialects. An example is:
2523
2524 .. code-block:: llvm
2525
2526     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2527
2528 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2529 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2530 keyword last.
2531
2532 Inline Asm Metadata
2533 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2534
2535 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2536 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2537 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2538 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2539 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2540 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2541 it. For example:
2542
2543 .. code-block:: llvm
2544
2545     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2546     ...
2547     !42 = !{ i32 1234567 }
2548
2549 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2550 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2551 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2552 occurs on.
2553
2554 .. _metadata:
2555
2556 Metadata Nodes and Metadata Strings
2557 -----------------------------------
2558
2559 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2560 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2561 code generator. One example application of metadata is source-level
2562 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2563 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2564 preceding exclamation point ('``!``').
2565
2566 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2567 contain any character by escaping non-printable characters with
2568 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2569 "``!"test\00"``".
2570
2571 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2572 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2573 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2574 their operand. For example:
2575
2576 .. code-block:: llvm
2577
2578     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2579
2580 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2581 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2582 example:
2583
2584 .. code-block:: llvm
2585
2586     !foo =  metadata !{!4, !3}
2587
2588 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2589 function is using two metadata arguments:
2590
2591 .. code-block:: llvm
2592
2593     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2594
2595 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2596 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2597
2598 .. code-block:: llvm
2599
2600     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2601
2602 More information about specific metadata nodes recognized by the
2603 optimizers and code generator is found below.
2604
2605 '``tbaa``' Metadata
2606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2607
2608 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2609 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2610 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2611 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2612 custom alias analysis behavior for other languages.
2613
2614 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2615 to three fields, e.g.:
2616
2617 .. code-block:: llvm
2618
2619     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2620     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2621     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2622     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2623
2624 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2625 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2626 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2627 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2628 common names.
2629
2630 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2631 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2632 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2633 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2634 from multiple front-ends is handled conservatively.
2635
2636 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2637 indicates that the type is "constant" (meaning
2638 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2639 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2640
2641 '``tbaa.struct``' Metadata
2642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2643
2644 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2645 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2646 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2647 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2648 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2649 of the aggregate.
2650
2651 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2652 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2653
2654 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2655 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2656 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2657 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2658 its tbaa tag. e.g.:
2659
2660 .. code-block:: llvm
2661
2662     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2663
2664 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2665 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2666 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2667
2668 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2669 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2670 does not carry useful data and need not be preserved.
2671
2672 '``fpmath``' Metadata
2673 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2674
2675 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2676 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2677 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2678 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2679 it. ULP is defined as follows:
2680
2681     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2682     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2683     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2684     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2685     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2686
2687 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2688 number representing the maximum relative error, for example:
2689
2690 .. code-block:: llvm
2691
2692     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2693
2694 '``range``' Metadata
2695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2696
2697 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2698 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2699 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2700 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2701 pair has the following properties:
2702
2703 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2704 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2705 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2706 -  The range is allowed to wrap.
2707 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2708    ``a!=b``.
2709
2710 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2711 they must be non-contiguous.
2712
2713 Examples:
2714
2715 .. code-block:: llvm
2716
2717       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2718       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2719       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2720       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2721     ...
2722     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2723     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2724     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2725     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2726
2727 '``llvm.loop``'
2728 ^^^^^^^^^^^^^^^
2729
2730 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2731 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2732 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2733 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2734 specified with the name ``llvm.loop``.
2735
2736 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2737 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2738 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2739 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2740 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2741 constructs:
2742
2743 .. code-block:: llvm
2744
2745     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2746     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2747
2748 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2749 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2750 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2751 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2752
2753 .. code-block:: llvm
2754
2755       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2756     ...
2757     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2758     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2759
2760 '``llvm.mem``'
2761 ^^^^^^^^^^^^^^^
2762
2763 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2764 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2765
2766 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2768
2769 For a loop to be parallel, in addition to using
2770 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2771 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2772 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2773 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2774 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2775 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2776 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2777 body.
2778
2779 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2780 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2781 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2782
2783 .. code-block:: llvm
2784
2785    for.body:
2786      ...
2787      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2788      ...
2789      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2790      ...
2791      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2792
2793    for.end:
2794    ...
2795    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2796
2797 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2798 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2799 the loop identifier metadata node directly:
2800
2801 .. code-block:: llvm
2802
2803    outer.for.body:
2804      ...
2805      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2806      ...
2807      br label %inner.for.body
2808
2809    inner.for.body:
2810      ...
2811      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2812      ...
2813      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2814      ...
2815      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2816
2817    inner.for.end:
2818      ...
2819      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2820      ...
2821      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2822
2823    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2824    ...
2825    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2826    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2827    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2828
2829 '``llvm.vectorizer``'
2830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2831
2832 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2833 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2834
2835 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2836 loop identification metadata.
2837
2838 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2840
2841 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2842 loop exactly ``N`` times.
2843
2844 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2845 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2846
2847 .. code-block:: llvm
2848
2849    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2850
2851 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2852 loop.
2853
2854 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2855 determined automatically.
2856
2857 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2859
2860 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2861 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2862 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2863 it believes it is valid to do so.
2864
2865 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2866 operand is an integer specifying the width. For example:
2867
2868 .. code-block:: llvm
2869
2870    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2871
2872 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2873 loop.
2874
2875 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2876 automatically.
2877
2878 Module Flags Metadata
2879 =====================
2880
2881 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2882 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2883 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2884 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2885 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2886 look it up.
2887
2888 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2889 Each triplet has the following form:
2890
2891 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2892    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2893    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2894    described below.
2895 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2896    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2897    including entries with the **Require** behavior).
2898 -  The third element is the value of the flag.
2899
2900 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2901 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2902 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2903 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2904 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2905 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2906
2907 The following behaviors are supported:
2908
2909 .. list-table::
2910    :header-rows: 1
2911    :widths: 10 90
2912
2913    * - Value
2914      - Behavior
2915
2916    * - 1
2917      - **Error**
2918            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2919            is that of the operands.
2920
2921    * - 2
2922      - **Warning**
2923            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2924            operand for the flag from the first module being linked.
2925
2926    * - 3
2927      - **Require**
2928            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2929            specified value after linking is performed. The value must be a
2930            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2931            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2932            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2933            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2934            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2935
2936    * - 4
2937      - **Override**
2938            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2939            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2940            differ, an error will be emitted.
2941
2942    * - 5
2943      - **Append**
2944            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2945
2946    * - 6
2947      - **AppendUnique**
2948            Appends the two values, which are required to be metadata
2949            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2950            during the append operation.
2951
2952 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2953 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2954 value) or **Override**.
2955
2956 An example of module flags:
2957
2958 .. code-block:: llvm
2959
2960     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2961     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2962     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2963     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2964       metadata !{
2965         metadata !"foo", i32 1
2966       }
2967     }
2968     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2969
2970 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2971    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2972    values are not equal.
2973
2974 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2975    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2976    '37'.
2977
2978 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2979    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2980    warning if their values are not equal.
2981
2982 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2983
2984    ::
2985
2986        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2987
2988    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2989    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2990    performed.
2991
2992 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2993 ----------------------------------------------------
2994
2995 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2996 collection in a special section called "image info". The metadata
2997 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2998 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2999 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3000 be merged rather than appended together.
3001
3002 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3003 following key-value pairs:
3004
3005 .. list-table::
3006    :header-rows: 1
3007    :widths: 30 70
3008
3009    * - Key
3010      - Value
3011
3012    * - ``Objective-C Version``
3013      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3014
3015    * - ``Objective-C Image Info Version``
3016      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3017        always 0.
3018
3019    * - ``Objective-C Image Info Section``
3020      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3021        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3022        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3023        Objective-C ABI version 2.
3024
3025    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3026      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3027        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3028        collection supported.
3029
3030    * - ``Objective-C GC Only``
3031      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3032        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3033        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3034
3035 Some important flag interactions:
3036
3037 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3038    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3039    2, then the resulting module has the
3040    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3041 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3042    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3043
3044 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3045 --------------------------------------------
3046
3047 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3048 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3049 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3050 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3051
3052 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3053 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3054 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3055 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3056 list of metadata strings defining linker options.
3057
3058 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3059 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3060 framework::
3061
3062     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3063        metadata !{
3064           metadata !{ metadata !"-lz" },
3065           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3066     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3067
3068 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3069 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3070 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3071 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3072 assembly writer or object file emitter.
3073
3074 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3075 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3076 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3077
3078 .. _intrinsicglobalvariables:
3079
3080 Intrinsic Global Variables
3081 ==========================
3082
3083 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3084 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3085 All globals of this sort should have a section specified as
3086 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3087 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3088
3089 .. _gv_llvmused:
3090
3091 The '``llvm.used``' Global Variable
3092 -----------------------------------
3093
3094 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3095 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3096 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3097 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3098 use of it is:
3099
3100 .. code-block:: llvm
3101
3102     @X = global i8 4
3103     @Y = global i32 123
3104
3105     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3106        i8* @X,
3107        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3108     ], section "llvm.metadata"
3109
3110 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3111 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3112 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3113 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3114 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3115 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3116 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3117
3118 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3119 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3120 molesting the symbol.
3121
3122 .. _gv_llvmcompilerused:
3123
3124 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3125 --------------------------------------------
3126
3127 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3128 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3129 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3130 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3131 by ``@llvm.used``.
3132
3133 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3134 and should not be exposed to source languages.
3135
3136 .. _gv_llvmglobalctors:
3137
3138 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3139 -------------------------------------------
3140
3141 .. code-block:: llvm
3142
3143     %0 = type { i32, void ()* }
3144     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3145
3146 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3147 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3148 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3149 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3150 is not defined.
3151
3152 .. _llvmglobaldtors:
3153
3154 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3155 -------------------------------------------
3156
3157 .. code-block:: llvm
3158
3159     %0 = type { i32, void ()* }
3160     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3161
3162 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3163 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3164 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3165 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3166 defined.
3167
3168 Instruction Reference
3169 =====================
3170
3171 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3172 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3173 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3174 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3175 :ref:`other instructions <otherops>`.
3176
3177 .. _terminators:
3178
3179 Terminator Instructions
3180 -----------------------
3181
3182 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3183 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3184 block should be executed after the current block is finished. These
3185 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3186 control flow, not values (the one exception being the
3187 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3188
3189 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3190 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3191 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3192 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3193
3194 .. _i_ret:
3195
3196 '``ret``' Instruction
3197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3198
3199 Syntax:
3200 """""""
3201
3202 ::
3203
3204       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3205       ret void                 ; Return from void function
3206
3207 Overview:
3208 """""""""
3209
3210 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3211 a value) from a function back to the caller.
3212
3213 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3214 value and then causes control flow, and one that just causes control
3215 flow to occur.
3216
3217 Arguments:
3218 """"""""""
3219
3220 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3221 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3222 class <t_firstclass>`' type.
3223
3224 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3225 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3226 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3227 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3228 value.
3229
3230 Semantics:
3231 """"""""""
3232
3233 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3234 the calling function's context. If the caller is a
3235 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3236 instruction after the call. If the caller was an
3237 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3238 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3239 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3240 value.
3241
3242 Example:
3243 """"""""
3244
3245 .. code-block:: llvm
3246
3247       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3248       ret void                        ; Return from a void function
3249       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3250
3251 .. _i_br:
3252
3253 '``br``' Instruction
3254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3255
3256 Syntax:
3257 """""""
3258
3259 ::
3260
3261       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3262       br label <dest>          ; Unconditional branch
3263
3264 Overview:
3265 """""""""
3266
3267 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3268 different basic block in the current function. There are two forms of
3269 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3270 unconditional branch.
3271
3272 Arguments:
3273 """"""""""
3274
3275 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3276 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3277 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3278
3279 Semantics:
3280 """"""""""
3281
3282 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3283 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3284 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3285 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3286
3287 Example:
3288 """"""""
3289
3290 .. code-block:: llvm
3291
3292     Test:
3293       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3294       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3295     IfEqual:
3296       ret i32 1
3297     IfUnequal:
3298       ret i32 0
3299
3300 .. _i_switch:
3301
3302 '``switch``' Instruction
3303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3304
3305 Syntax:
3306 """""""
3307
3308 ::
3309
3310       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3311
3312 Overview:
3313 """""""""
3314
3315 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3316 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3317 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3318 destinations.
3319
3320 Arguments:
3321 """"""""""
3322
3323 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3324 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3325 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3326 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3327
3328 Semantics:
3329 """"""""""
3330
3331 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3332 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3333 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3334 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3335 to the default destination.
3336
3337 Implementation:
3338 """""""""""""""
3339
3340 Depending on properties of the target machine and the particular
3341 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3342 different ways. For example, it could be generated as a series of
3343 chained conditional branches or with a lookup table.
3344
3345 Example:
3346 """"""""
3347
3348 .. code-block:: llvm
3349
3350      ; Emulate a conditional br instruction
3351      %Val = zext i1 %value to i32
3352      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3353
3354      ; Emulate an unconditional br instruction
3355      switch i32 0, label %dest [ ]
3356
3357      ; Implement a jump table:
3358      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3359                                          i32 1, label %onone
3360                                          i32 2, label %ontwo ]
3361
3362 .. _i_indirectbr:
3363
3364 '``indirectbr``' Instruction
3365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3366
3367 Syntax:
3368 """""""
3369
3370 ::
3371
3372       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3373
3374 Overview:
3375 """""""""
3376
3377 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3378 label within the current function, whose address is specified by
3379 "``address``". Address must be derived from a
3380 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3381
3382 Arguments:
3383 """"""""""
3384
3385 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3386 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3387 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3388 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3389
3390 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3391 accurate understanding of the CFG.
3392
3393 Semantics:
3394 """"""""""
3395
3396 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3397 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3398 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3399 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3400
3401 Implementation:
3402 """""""""""""""
3403
3404 This is typically implemented with a jump through a register.
3405
3406 Example:
3407 """"""""
3408
3409 .. code-block:: llvm
3410
3411      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3412
3413 .. _i_invoke:
3414
3415 '``invoke``' Instruction
3416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3417
3418 Syntax:
3419 """""""
3420
3421 ::
3422
3423       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3424                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3425
3426 Overview:
3427 """""""""
3428
3429 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3430 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3431 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3432 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3433 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3434 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3435 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3436 nearest "exception" label.
3437
3438 The '``exception``' label is a `landing
3439 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3440 '``exception``' label is required to have the
3441 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3442 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3443 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3444 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3445 instruction, so that the important information contained within the
3446 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3447
3448 Arguments:
3449 """"""""""
3450
3451 This instruction requires several arguments:
3452
3453 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3454    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3455    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3456 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3457    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3458    are valid here.
3459 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3460    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3461    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3462    branching off an arbitrary pointer to function value.
3463 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3464    function to be invoked.
3465 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3466    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3467    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3468    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3469    extra arguments can be specified.
3470 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3471    executes a '``ret``' instruction.
3472 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3473    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3474    mechanism.
3475 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3476    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3477    attributes are valid here.
3478
3479 Semantics:
3480 """"""""""
3481
3482 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3483 instruction in most regards. The primary difference is that it
3484 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3485 library to unwind the stack.
3486
3487 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3488 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3489 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3490 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3491
3492 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3493 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3494 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3495 return value is available.
3496
3497 Example:
3498 """"""""
3499
3500 .. code-block:: llvm
3501
3502       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3503                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3504       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3505                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3506
3507 .. _i_resume:
3508
3509 '``resume``' Instruction
3510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3511
3512 Syntax:
3513 """""""
3514
3515 ::
3516
3517       resume <type> <value>
3518
3519 Overview:
3520 """""""""
3521
3522 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3523 successors.
3524
3525 Arguments:
3526 """"""""""
3527
3528 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3529 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3530 function.
3531
3532 Semantics:
3533 """"""""""
3534
3535 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3536 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3537 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3538
3539 Example:
3540 """"""""
3541
3542 .. code-block:: llvm
3543
3544       resume { i8*, i32 } %exn
3545
3546 .. _i_unreachable:
3547
3548 '``unreachable``' Instruction
3549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3550
3551 Syntax:
3552 """""""
3553
3554 ::
3555
3556       unreachable
3557
3558 Overview:
3559 """""""""
3560
3561 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3562 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3563 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3564 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3565
3566 Semantics:
3567 """"""""""
3568
3569 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3570
3571 .. _binaryops:
3572
3573 Binary Operations
3574 -----------------
3575
3576 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3577 They require two operands of the same type, execute an operation on
3578 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3579 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3580 result value has the same type as its operands.
3581
3582 There are several different binary operators:
3583
3584 .. _i_add:
3585
3586 '``add``' Instruction
3587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3588
3589 Syntax:
3590 """""""
3591
3592 ::
3593
3594       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3595       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3596       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3597       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3598
3599 Overview:
3600 """""""""
3601
3602 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3603
3604 Arguments:
3605 """"""""""
3606
3607 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3608 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3609 arguments must have identical types.
3610
3611 Semantics:
3612 """"""""""
3613
3614 The value produced is the integer sum of the two operands.
3615
3616 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3617 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3618 the result.
3619
3620 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3621 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3622
3623 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3624 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3625 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3626 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3627
3628 Example:
3629 """"""""
3630
3631 .. code-block:: llvm
3632
3633       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3634
3635 .. _i_fadd:
3636
3637 '``fadd``' Instruction
3638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3639
3640 Syntax:
3641 """""""
3642
3643 ::
3644
3645       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3646
3647 Overview:
3648 """""""""
3649
3650 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3651
3652 Arguments:
3653 """"""""""
3654
3655 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3656 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3657 Both arguments must have identical types.
3658
3659 Semantics:
3660 """"""""""
3661
3662 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3663 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3664 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3665 optimizations:
3666
3667 Example:
3668 """"""""
3669
3670 .. code-block:: llvm
3671
3672       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3673
3674 '``sub``' Instruction
3675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3676
3677 Syntax:
3678 """""""
3679
3680 ::
3681
3682       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3683       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3684       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3685       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3686
3687 Overview:
3688 """""""""
3689
3690 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3691
3692 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3693 instruction present in most other intermediate representations.
3694
3695 Arguments:
3696 """"""""""
3697
3698 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3699 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3700 arguments must have identical types.
3701
3702 Semantics:
3703 """"""""""
3704
3705 The value produced is the integer difference of the two operands.
3706
3707 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3708 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3709 the result.
3710
3711 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3712 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3713
3714 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3715 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3716 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3717 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3718
3719 Example:
3720 """"""""
3721
3722 .. code-block:: llvm
3723
3724       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3725       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3726
3727 .. _i_fsub:
3728
3729 '``fsub``' Instruction
3730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3731
3732 Syntax:
3733 """""""
3734
3735 ::
3736
3737       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3738
3739 Overview:
3740 """""""""
3741
3742 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3743
3744 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3745 instruction present in most other intermediate representations.
3746
3747 Arguments:
3748 """"""""""
3749
3750 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3751 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3752 Both arguments must have identical types.
3753
3754 Semantics:
3755 """"""""""
3756
3757 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3758 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3759 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3760 unsafe floating point optimizations:
3761
3762 Example:
3763 """"""""
3764
3765 .. code-block:: llvm
3766
3767       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3768       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3769
3770 '``mul``' Instruction
3771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3772
3773 Syntax:
3774 """""""
3775
3776 ::
3777
3778       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3779       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3780       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3781       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3782
3783 Overview:
3784 """""""""
3785
3786 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3787
3788 Arguments:
3789 """"""""""
3790
3791 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3792 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3793 arguments must have identical types.
3794
3795 Semantics:
3796 """"""""""
3797
3798 The value produced is the integer product of the two operands.
3799
3800 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3801 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3802 bit width of the result.
3803
3804 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3805 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3806 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3807 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3808 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3809 product.
3810
3811 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3812 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3813 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3814 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3815
3816 Example:
3817 """"""""
3818
3819 .. code-block:: llvm
3820
3821       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3822
3823 .. _i_fmul:
3824
3825 '``fmul``' Instruction
3826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3827
3828 Syntax:
3829 """""""
3830
3831 ::
3832
3833       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3834
3835 Overview:
3836 """""""""
3837
3838 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3839
3840 Arguments:
3841 """"""""""
3842
3843 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3844 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3845 Both arguments must have identical types.
3846
3847 Semantics:
3848 """"""""""
3849
3850 The value produced is the floating point product of the two operands.
3851 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3852 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3853 unsafe floating point optimizations:
3854
3855 Example:
3856 """"""""
3857
3858 .. code-block:: llvm
3859
3860       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3861
3862 '``udiv``' Instruction
3863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3864
3865 Syntax:
3866 """""""
3867
3868 ::
3869
3870       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3871       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3872
3873 Overview:
3874 """""""""
3875
3876 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3877
3878 Arguments:
3879 """"""""""
3880
3881 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3882 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3883 arguments must have identical types.
3884
3885 Semantics:
3886 """"""""""
3887
3888 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3889
3890 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3891 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3892
3893 Division by zero leads to undefined behavior.
3894
3895 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3896 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3897 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3898
3899 Example:
3900 """"""""
3901
3902 .. code-block:: llvm
3903
3904       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3905
3906 '``sdiv``' Instruction
3907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3908
3909 Syntax:
3910 """""""
3911
3912 ::
3913
3914       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3915       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3916
3917 Overview:
3918 """""""""
3919
3920 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3921
3922 Arguments:
3923 """"""""""
3924
3925 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3926 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3927 arguments must have identical types.
3928
3929 Semantics:
3930 """"""""""
3931
3932 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3933 rounded towards zero.
3934
3935 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3936 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3937
3938 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3939 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3940 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3941
3942 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3943 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3944
3945 Example:
3946 """"""""
3947
3948 .. code-block:: llvm
3949
3950       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3951
3952 .. _i_fdiv:
3953
3954 '``fdiv``' Instruction
3955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3956
3957 Syntax:
3958 """""""
3959
3960 ::
3961
3962       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3963
3964 Overview:
3965 """""""""
3966
3967 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3968
3969 Arguments:
3970 """"""""""
3971
3972 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3973 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3974 Both arguments must have identical types.
3975
3976 Semantics:
3977 """"""""""
3978
3979 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3980 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3981 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3982 unsafe floating point optimizations:
3983
3984 Example:
3985 """"""""
3986
3987 .. code-block:: llvm
3988
3989       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3990
3991 '``urem``' Instruction
3992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3993
3994 Syntax:
3995 """""""
3996
3997 ::
3998
3999       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4000
4001 Overview:
4002 """""""""
4003
4004 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4005 division of its two arguments.
4006
4007 Arguments:
4008 """"""""""
4009
4010 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4011 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4012 arguments must have identical types.
4013
4014 Semantics:
4015 """"""""""
4016
4017 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4018 This instruction always performs an unsigned division to get the
4019 remainder.
4020
4021 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4022 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4023
4024 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4025
4026 Example:
4027 """"""""
4028
4029 .. code-block:: llvm
4030
4031       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4032
4033 '``srem``' Instruction
4034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4035
4036 Syntax:
4037 """""""
4038
4039 ::
4040
4041       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4042
4043 Overview:
4044 """""""""
4045
4046 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4047 division of its two operands. This instruction can also take
4048 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4049 must be integers.
4050
4051 Arguments:
4052 """"""""""
4053
4054 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4055 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4056 arguments must have identical types.
4057
4058 Semantics:
4059 """"""""""
4060
4061 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4062 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4063 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4064 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4065 difference, see `The Math
4066 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4067 table of how this is implemented in various languages, please see
4068 `Wikipedia: modulo
4069 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4070
4071 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4072 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4073
4074 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4075 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4076 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4077 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4078 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4079 result of the division and the remainder.)
4080
4081 Example:
4082 """"""""
4083
4084 .. code-block:: llvm
4085
4086       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4087
4088 .. _i_frem:
4089
4090 '``frem``' Instruction
4091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4092
4093 Syntax:
4094 """""""
4095
4096 ::
4097
4098       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4099
4100 Overview:
4101 """""""""
4102
4103 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4104 its two operands.
4105
4106 Arguments:
4107 """"""""""
4108
4109 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4110 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4111 Both arguments must have identical types.
4112
4113 Semantics:
4114 """"""""""
4115
4116 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4117 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4118 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4119 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4120
4121 Example:
4122 """"""""
4123
4124 .. code-block:: llvm
4125
4126       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4127
4128 .. _bitwiseops:
4129
4130 Bitwise Binary Operations
4131 -------------------------
4132
4133 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4134 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4135 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4136 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4137 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4138
4139 '``shl``' Instruction
4140 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4141
4142 Syntax:
4143 """""""
4144
4145 ::
4146
4147       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4148       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4149       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4150       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4151
4152 Overview:
4153 """""""""
4154
4155 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4156 a specified number of bits.
4157
4158 Arguments:
4159 """"""""""
4160
4161 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4162 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4163 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4164
4165 Semantics:
4166 """"""""""
4167
4168 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4169 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4170 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4171 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4172 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4173 in ``op2``.
4174
4175 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4176 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4177 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4178 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4179 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4180 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4181 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4182
4183 Example:
4184 """"""""
4185
4186 .. code-block:: llvm
4187
4188       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4189       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4190       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4191       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4192       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4193
4194 '``lshr``' Instruction
4195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4196
4197 Syntax:
4198 """""""
4199
4200 ::
4201
4202       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4203       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4204
4205 Overview:
4206 """""""""
4207
4208 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4209 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4210
4211 Arguments:
4212 """"""""""
4213
4214 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4215 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4216 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4217
4218 Semantics:
4219 """"""""""
4220
4221 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4222 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4223 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4224 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4225 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4226 corresponding shift amount in ``op2``.
4227
4228 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4229 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4230 non-zero.
4231
4232 Example:
4233 """"""""
4234
4235 .. code-block:: llvm
4236
4237       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4238       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4239       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4240       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4241       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4242       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4243
4244 '``ashr``' Instruction
4245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4246
4247 Syntax:
4248 """""""
4249
4250 ::
4251
4252       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4253       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4254
4255 Overview:
4256 """""""""
4257
4258 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4259 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4260 extension.
4261
4262 Arguments:
4263 """"""""""
4264
4265 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4266 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4267 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4268
4269 Semantics:
4270 """"""""""
4271
4272 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4273 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4274 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4275 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4276 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4277 corresponding shift amount in ``op2``.
4278
4279 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4280 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4281 non-zero.
4282
4283 Example:
4284 """"""""
4285
4286 .. code-block:: llvm
4287
4288       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4289       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4290       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4291       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4292       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4293       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4294
4295 '``and``' Instruction
4296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4297
4298 Syntax:
4299 """""""
4300
4301 ::
4302
4303       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4304
4305 Overview:
4306 """""""""
4307
4308 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4309 operands.
4310
4311 Arguments:
4312 """"""""""
4313
4314 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4315 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4316 arguments must have identical types.
4317
4318 Semantics:
4319 """"""""""
4320
4321 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4322
4323 +-----+-----+-----+
4324 | In0 | In1 | Out |
4325 +-----+-----+-----+
4326 |   0 |   0 |   0 |
4327 +-----+-----+-----+
4328 |   0 |   1 |   0 |
4329 +-----+-----+-----+
4330 |   1 |   0 |   0 |
4331 +-----+-----+-----+
4332 |   1 |   1 |   1 |
4333 +-----+-----+-----+
4334
4335 Example:
4336 """"""""
4337
4338 .. code-block:: llvm
4339
4340       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4341       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4342       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4343
4344 '``or``' Instruction
4345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4346
4347 Syntax:
4348 """""""
4349
4350 ::
4351
4352       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4353
4354 Overview:
4355 """""""""
4356
4357 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4358 two operands.
4359
4360 Arguments:
4361 """"""""""
4362
4363 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4364 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4365 arguments must have identical types.
4366
4367 Semantics:
4368 """"""""""
4369
4370 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4371
4372 +-----+-----+-----+
4373 | In0 | In1 | Out |
4374 +-----+-----+-----+
4375 |   0 |   0 |   0 |
4376 +-----+-----+-----+
4377 |   0 |   1 |   1 |
4378 +-----+-----+-----+
4379 |   1 |   0 |   1 |
4380 +-----+-----+-----+
4381 |   1 |   1 |   1 |
4382 +-----+-----+-----+
4383
4384 Example:
4385 """"""""
4386
4387 ::
4388
4389       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4390       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4391       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4392
4393 '``xor``' Instruction
4394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4395
4396 Syntax:
4397 """""""
4398
4399 ::
4400
4401       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4402
4403 Overview:
4404 """""""""
4405
4406 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4407 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4408 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4409
4410 Arguments:
4411 """"""""""
4412
4413 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4414 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4415 arguments must have identical types.
4416
4417 Semantics:
4418 """"""""""
4419
4420 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4421
4422 +-----+-----+-----+
4423 | In0 | In1 | Out |
4424 +-----+-----+-----+
4425 |   0 |   0 |   0 |
4426 +-----+-----+-----+
4427 |   0 |   1 |   1 |
4428 +-----+-----+-----+
4429 |   1 |   0 |   1 |
4430 +-----+-----+-----+
4431 |   1 |   1 |   0 |
4432 +-----+-----+-----+
4433
4434 Example:
4435 """"""""
4436
4437 .. code-block:: llvm
4438
4439       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4440       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4441       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4442       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4443
4444 Vector Operations
4445 -----------------
4446
4447 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4448 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4449 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4450 While LLVM does directly support these vector operations, many
4451 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4452 take full advantage of a specific target.
4453
4454 .. _i_extractelement:
4455
4456 '``extractelement``' Instruction
4457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4458
4459 Syntax:
4460 """""""
4461
4462 ::
4463
4464       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4465
4466 Overview:
4467 """""""""
4468
4469 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4470 from a vector at a specified index.
4471
4472 Arguments:
4473 """"""""""
4474
4475 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4476 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4477 the position from which to extract the element. The index may be a
4478 variable.
4479
4480 Semantics:
4481 """"""""""
4482
4483 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4484 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4485 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4486
4487 Example:
4488 """"""""
4489
4490 .. code-block:: llvm
4491
4492       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4493
4494 .. _i_insertelement:
4495
4496 '``insertelement``' Instruction
4497 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4498
4499 Syntax:
4500 """""""
4501
4502 ::
4503
4504       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4505
4506 Overview:
4507 """""""""
4508
4509 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4510 vector at a specified index.
4511
4512 Arguments:
4513 """"""""""
4514
4515 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4516 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4517 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4518 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4519 index may be a variable.
4520
4521 Semantics:
4522 """"""""""
4523
4524 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4525 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4526 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4527 undefined.
4528
4529 Example:
4530 """"""""
4531
4532 .. code-block:: llvm
4533
4534       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4535
4536 .. _i_shufflevector:
4537
4538 '``shufflevector``' Instruction
4539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4540
4541 Syntax:
4542 """""""
4543
4544 ::
4545
4546       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4547
4548 Overview:
4549 """""""""
4550
4551 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4552 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4553 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4554
4555 Arguments:
4556 """"""""""
4557
4558 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4559 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4560 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4561 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4562 same as the element type of the first two operands.
4563
4564 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4565 constant integer or undef values.
4566
4567 Semantics:
4568 """"""""""
4569
4570 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4571 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4572 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4573 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4574 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4575 only one vector.
4576
4577 Example:
4578 """"""""
4579
4580 .. code-block:: llvm
4581
4582       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4583                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4584       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4585                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4586       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4587                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4588       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4589                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4590
4591 Aggregate Operations
4592 --------------------
4593
4594 LLVM supports several instructions for working with
4595 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4596
4597 .. _i_extractvalue:
4598
4599 '``extractvalue``' Instruction
4600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4601
4602 Syntax:
4603 """""""
4604
4605 ::
4606
4607       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4608
4609 Overview:
4610 """""""""
4611
4612 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4613 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4614
4615 Arguments:
4616 """"""""""
4617
4618 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4619 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4620 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4621 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4622
4623 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4624
4625 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4626    omitted and assumed to be zero.
4627 -  At least one index must be specified.
4628 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4629
4630 Semantics:
4631 """"""""""
4632
4633 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4634 the index operands.
4635
4636 Example:
4637 """"""""
4638
4639 .. code-block:: llvm
4640
4641       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4642
4643 .. _i_insertvalue:
4644
4645 '``insertvalue``' Instruction
4646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4647
4648 Syntax:
4649 """""""
4650
4651 ::
4652
4653       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4654
4655 Overview:
4656 """""""""
4657
4658 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4659 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4660
4661 Arguments:
4662 """"""""""
4663
4664 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4665 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4666 a first-class value to insert. The following operands are constant
4667 indices indicating the position at which to insert the value in a
4668 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4669 to insert must have the same type as the value identified by the
4670 indices.
4671
4672 Semantics:
4673 """"""""""
4674
4675 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4676 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4677 indices is that of ``elt``.
4678
4679 Example:
4680 """"""""
4681
4682 .. code-block:: llvm
4683
4684       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4685       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4686       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4687
4688 .. _memoryops:
4689
4690 Memory Access and Addressing Operations
4691 ---------------------------------------
4692
4693 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4694 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4695 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4696 memory in LLVM.
4697
4698 .. _i_alloca:
4699
4700 '``alloca``' Instruction
4701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4702
4703 Syntax:
4704 """""""
4705
4706 ::
4707
4708       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4709
4710 Overview:
4711 """""""""
4712
4713 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4714 currently executing function, to be automatically released when this
4715 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4716 generic address space (address space zero).
4717
4718 Arguments:
4719 """"""""""
4720
4721 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4722 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4723 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4724 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4725 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4726 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4727 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4728 any convenient boundary compatible with the type.
4729
4730 '``type``' may be any sized type.
4731
4732 Semantics:
4733 """"""""""
4734
4735 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4736 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4737 memory is automatically released when the function returns. The
4738 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4739 variables that must have an address available. When the function returns
4740 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4741 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4742 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4743 is not specified.
4744
4745 Example:
4746 """"""""
4747
4748 .. code-block:: llvm
4749
4750       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4751       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4752       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4753       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4754
4755 .. _i_load:
4756
4757 '``load``' Instruction
4758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4759
4760 Syntax:
4761 """""""
4762
4763 ::
4764
4765       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4766       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4767       !<index> = !{ i32 1 }
4768
4769 Overview:
4770 """""""""
4771
4772 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4773
4774 Arguments:
4775 """"""""""
4776
4777 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4778 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4779 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4780 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4781 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4782 operations <volatile>`.
4783
4784 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4785 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4786 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4787 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4788 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4789 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4790 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4791 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4792 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4793 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4794 any defined semantics for atomic loads.
4795
4796 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4797 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4798 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4799 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4800 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4801 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4802 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4803
4804 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4805 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4806 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4807 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4808 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4809 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4810 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4811
4812 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4813 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4814 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4815 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4816 address points to memory which does not change value during program
4817 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4818 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4819
4820 Semantics:
4821 """"""""""
4822
4823 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4824 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4825 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4826 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4827 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4828 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4829 written using a store of the same type.
4830
4831 Examples:
4832 """""""""
4833
4834 .. code-block:: llvm
4835
4836       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4837       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4838       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4839
4840 .. _i_store:
4841
4842 '``store``' Instruction
4843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4844
4845 Syntax:
4846 """""""
4847
4848 ::
4849
4850       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4851       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4852
4853 Overview:
4854 """""""""
4855
4856 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4857
4858 Arguments:
4859 """"""""""
4860
4861 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4862 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4863 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4864 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4865 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4866 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4867 operations <volatile>`.
4868
4869 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4870 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4871 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4872 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4873 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4874 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4875 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4876 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4877 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4878 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4879 have any defined semantics for atomic stores.
4880
4881 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4882 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4883 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4884 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4885 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4886 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4887 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4888 safe.
4889
4890 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4891 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4892 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4893 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4894 be reused in the cache. The code generator may select special
4895 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4896 x86.
4897
4898 Semantics:
4899 """"""""""
4900
4901 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4902 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4903 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4904 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4905 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4906 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4907 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4908 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4909
4910 Example:
4911 """"""""
4912
4913 .. code-block:: llvm
4914
4915       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4916       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4917       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4918
4919 .. _i_fence:
4920
4921 '``fence``' Instruction
4922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4923
4924 Syntax:
4925 """""""
4926
4927 ::
4928
4929       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4930
4931 Overview:
4932 """""""""
4933
4934 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4935 between operations.
4936
4937 Arguments:
4938 """"""""""
4939
4940 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4941 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4942 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4943
4944 Semantics:
4945 """"""""""
4946
4947 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4948 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4949 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4950 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4951 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4952 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4953 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4954 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4955 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4956 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4957 *happens-before* edge.
4958
4959 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4960 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4961 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4962
4963 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4964 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4965 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4966
4967 Example:
4968 """"""""
4969
4970 .. code-block:: llvm
4971
4972       fence acquire                          ; yields {void}
4973       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4974
4975 .. _i_cmpxchg:
4976
4977 '``cmpxchg``' Instruction
4978 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4979
4980 Syntax:
4981 """""""
4982
4983 ::
4984
4985       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields {ty}
4986
4987 Overview:
4988 """""""""
4989
4990 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4991 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4992 equal, it stores a new value into the memory.
4993
4994 Arguments:
4995 """"""""""
4996
4997 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4998 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4999 address, and a new value to place at that address if the compared values
5000 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5001 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5002 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5003 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5004 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5005 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5006 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5007
5008 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5009 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. The both ordering
5010 parameters must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure
5011 must be no stronger than that on success, and the failure ordering cannot be
5012 either ``release`` or ``acq_rel``.
5013
5014 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5015 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5016 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5017 respect to all other code in the system.
5018
5019 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5020 equal to the size in memory of the operand.
5021
5022 Semantics:
5023 """"""""""
5024
5025 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5026 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
5027 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
5028 returned.
5029
5030 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5031 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5032 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5033
5034 Example:
5035 """"""""
5036
5037 .. code-block:: llvm
5038
5039     entry:
5040       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
5041       br label %loop
5042
5043     loop:
5044       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5045       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5046       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields {i32}
5047       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5048       br i1 %success, label %done, label %loop
5049
5050     done:
5051       ...
5052
5053 .. _i_atomicrmw:
5054
5055 '``atomicrmw``' Instruction
5056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5057
5058 Syntax:
5059 """""""
5060
5061 ::
5062
5063       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5064
5065 Overview:
5066 """""""""
5067
5068 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5069
5070 Arguments:
5071 """"""""""
5072
5073 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5074 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5075 operation. The operation must be one of the following keywords:
5076
5077 -  xchg
5078 -  add
5079 -  sub
5080 -  and
5081 -  nand
5082 -  or
5083 -  xor
5084 -  max
5085 -  min
5086 -  umax
5087 -  umin
5088
5089 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5090 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5091 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5092 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5093 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5094 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5095 operations <volatile>`.
5096
5097 Semantics:
5098 """"""""""
5099
5100 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5101 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5102 value at the location is returned. The modification is specified by the
5103 operation argument:
5104
5105 -  xchg: ``*ptr = val``
5106 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5107 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5108 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5109 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5110 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5111 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5112 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5113 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5114 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5115    comparison)
5116 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5117    comparison)
5118
5119 Example:
5120 """"""""
5121
5122 .. code-block:: llvm
5123
5124       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5125
5126 .. _i_getelementptr:
5127
5128 '``getelementptr``' Instruction
5129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5130
5131 Syntax:
5132 """""""
5133
5134 ::
5135
5136       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5137       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5138       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5139
5140 Overview:
5141 """""""""
5142
5143 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5144 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5145 address calculation only and does not access memory.
5146
5147 Arguments:
5148 """"""""""
5149
5150 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5151 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5152 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5153 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5154 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5155 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5156 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5157 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5158 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5159 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5160 would require loading the pointer before continuing calculation.
5161
5162 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5163 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5164 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5165 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5166 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5167 required to be constant. These integers are treated as signed values
5168 where relevant.
5169
5170 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5171 to LLVM:
5172
5173 .. code-block:: c
5174
5175     struct RT {
5176       char A;
5177       int B[10][20];
5178       char C;
5179     };
5180     struct ST {
5181       int X;
5182       double Y;
5183       struct RT Z;
5184     };
5185
5186     int *foo(struct ST *s) {
5187       return &s[1].Z.B[5][13];
5188     }
5189
5190 The LLVM code generated by Clang is:
5191
5192 .. code-block:: llvm
5193
5194     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5195     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5196
5197     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5198     entry:
5199       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5200       ret i32* %arrayidx
5201     }
5202
5203 Semantics:
5204 """"""""""
5205
5206 In the example above, the first index is indexing into the
5207 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5208 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5209 indexes into the third element of the structure, yielding a
5210 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5211 structure. The third index indexes into the second element of the
5212 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5213 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5214 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5215 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5216
5217 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5218 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5219 for the given testcase is equivalent to:
5220
5221 .. code-block:: llvm
5222
5223     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5224       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5225       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5226       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5227       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5228       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5229       ret i32* %t5
5230     }
5231
5232 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5233 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5234 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5235 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5236 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5237 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5238 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5239 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5240 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5241 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5242
5243 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5244 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5245 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5246 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5247 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5248 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5249 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5250 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5251 information.
5252
5253 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5254 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5255
5256 Example:
5257 """"""""
5258
5259 .. code-block:: llvm
5260
5261         ; yields [12 x i8]*:aptr
5262         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5263         ; yields i8*:vptr
5264         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5265         ; yields i8*:eptr
5266         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5267         ; yields i32*:iptr
5268         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5269
5270 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5271 must be a vector with the same number of elements. For example:
5272
5273 .. code-block:: llvm
5274
5275      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5276
5277 Conversion Operations
5278 ---------------------
5279
5280 The instructions in this category are the conversion instructions
5281 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5282 various bit conversions on the operand.
5283
5284 '``trunc .. to``' Instruction
5285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5286
5287 Syntax:
5288 """""""
5289
5290 ::
5291
5292       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5293
5294 Overview:
5295 """""""""
5296
5297 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5298
5299 Arguments:
5300 """"""""""
5301
5302 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5303 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5304 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5305 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5306 types are not allowed.
5307
5308 Semantics:
5309 """"""""""
5310
5311 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5312 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5313 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5314 It will always truncate bits.
5315
5316 Example:
5317 """"""""
5318
5319 .. code-block:: llvm
5320
5321       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5322       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5323       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5324       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5325
5326 '``zext .. to``' Instruction
5327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5328
5329 Syntax:
5330 """""""
5331
5332 ::
5333
5334       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5335
5336 Overview:
5337 """""""""
5338
5339 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5340
5341 Arguments:
5342 """"""""""
5343
5344 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5345 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5346 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5347 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5348
5349 Semantics:
5350 """"""""""
5351
5352 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5353 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5354
5355 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5356
5357 Example:
5358 """"""""
5359
5360 .. code-block:: llvm
5361
5362       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5363       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5364       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5365
5366 '``sext .. to``' Instruction
5367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5368
5369 Syntax:
5370 """""""
5371
5372 ::
5373
5374       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5375
5376 Overview:
5377 """""""""
5378
5379 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5380
5381 Arguments:
5382 """"""""""
5383
5384 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5385 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5386 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5387 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5388
5389 Semantics:
5390 """"""""""
5391
5392 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5393 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5394 of the type ``ty2``.
5395
5396 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5397
5398 Example:
5399 """"""""
5400
5401 .. code-block:: llvm
5402
5403       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5404       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5405       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5406
5407 '``fptrunc .. to``' Instruction
5408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5409
5410 Syntax:
5411 """""""
5412
5413 ::
5414
5415       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5416
5417 Overview:
5418 """""""""
5419
5420 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5421
5422 Arguments:
5423 """"""""""
5424
5425 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5426 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5427 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5428 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5429
5430 Semantics:
5431 """"""""""
5432
5433 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5434 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5435 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5436 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5437
5438 Example:
5439 """"""""
5440
5441 .. code-block:: llvm
5442
5443       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5444       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5445
5446 '``fpext .. to``' Instruction
5447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5448
5449 Syntax:
5450 """""""
5451
5452 ::
5453
5454       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5455
5456 Overview:
5457 """""""""
5458
5459 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5460 point value.
5461
5462 Arguments:
5463 """"""""""
5464
5465 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5466 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5467 to. The source type must be smaller than the destination type.
5468
5469 Semantics:
5470 """"""""""
5471
5472 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5473 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5474 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5475 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5476 *no-op cast* for a floating point cast.
5477
5478 Example:
5479 """"""""
5480
5481 .. code-block:: llvm
5482
5483       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5484       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5485
5486 '``fptoui .. to``' Instruction
5487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5488
5489 Syntax:
5490 """""""
5491
5492 ::
5493
5494       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5495
5496 Overview:
5497 """""""""
5498
5499 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5500 integer equivalent of type ``ty2``.
5501
5502 Arguments:
5503 """"""""""
5504
5505 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5506 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5507 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5508 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5509 type with the same number of elements as ``ty``
5510
5511 Semantics:
5512 """"""""""
5513
5514 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5515 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5516 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5517 are undefined.
5518
5519 Example:
5520 """"""""
5521
5522 .. code-block:: llvm
5523
5524       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5525       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5526       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5527
5528 '``fptosi .. to``' Instruction
5529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5530
5531 Syntax:
5532 """""""
5533
5534 ::
5535
5536       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5537
5538 Overview:
5539 """""""""
5540
5541 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5542 ``value`` to type ``ty2``.
5543
5544 Arguments:
5545 """"""""""
5546
5547 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5548 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5549 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5550 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5551 type with the same number of elements as ``ty``
5552
5553 Semantics:
5554 """"""""""
5555
5556 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5557 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5558 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5559 are undefined.
5560
5561 Example:
5562 """"""""
5563
5564 .. code-block:: llvm
5565
5566       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5567       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5568       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5569
5570 '``uitofp .. to``' Instruction
5571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5572
5573 Syntax:
5574 """""""
5575
5576 ::
5577
5578       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5579
5580 Overview:
5581 """""""""
5582
5583 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5584 and converts that value to the ``ty2`` type.
5585
5586 Arguments:
5587 """"""""""
5588
5589 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5590 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5591 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5592 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5593 type with the same number of elements as ``ty``
5594
5595 Semantics:
5596 """"""""""
5597
5598 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5599 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5600 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5601 are undefined.
5602
5603 Example:
5604 """"""""
5605
5606 .. code-block:: llvm
5607
5608       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5609       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5610
5611 '``sitofp .. to``' Instruction
5612 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5613
5614 Syntax:
5615 """""""
5616
5617 ::
5618
5619       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5620
5621 Overview:
5622 """""""""
5623
5624 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5625 converts that value to the ``ty2`` type.
5626
5627 Arguments:
5628 """"""""""
5629
5630 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5631 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5632 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5633 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5634 type with the same number of elements as ``ty``
5635
5636 Semantics:
5637 """"""""""
5638
5639 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5640 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5641 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5642 undefined.
5643
5644 Example:
5645 """"""""
5646
5647 .. code-block:: llvm
5648
5649       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5650       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5651
5652 .. _i_ptrtoint:
5653
5654 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5656
5657 Syntax:
5658 """""""
5659
5660 ::
5661
5662       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5663
5664 Overview:
5665 """""""""
5666
5667 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5668 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5669
5670 Arguments:
5671 """"""""""
5672
5673 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5674 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5675 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5676 a vector of integers type.
5677
5678 Semantics:
5679 """"""""""
5680
5681 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5682 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5683 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5684 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5685 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5686 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5687 change.
5688
5689 Example:
5690 """"""""
5691
5692 .. code-block:: llvm
5693
5694       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5695       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5696       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5697
5698 .. _i_inttoptr:
5699
5700 '``inttoptr .. to``' Instruction
5701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5702
5703 Syntax:
5704 """""""
5705
5706 ::
5707
5708       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5709
5710 Overview:
5711 """""""""
5712
5713 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5714 pointer type, ``ty2``.
5715
5716 Arguments:
5717 """"""""""
5718
5719 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5720 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5721 type.
5722
5723 Semantics:
5724 """"""""""
5725
5726 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5727 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5728 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5729 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5730 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5731 nothing is done (*no-op cast*).
5732
5733 Example:
5734 """"""""
5735
5736 .. code-block:: llvm
5737
5738       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5739       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5740       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5741       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5742
5743 .. _i_bitcast:
5744
5745 '``bitcast .. to``' Instruction
5746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5747
5748 Syntax:
5749 """""""
5750
5751 ::
5752
5753       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5754
5755 Overview:
5756 """""""""
5757
5758 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5759 changing any bits.
5760
5761 Arguments:
5762 """"""""""
5763
5764 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5765 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5766 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5767 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5768 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5769 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5770 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5771 long as they have the same size).
5772
5773 Semantics:
5774 """"""""""
5775
5776 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5777 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5778 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5779 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5780 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5781 pointers) types with the same address space through this instruction.
5782 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5783 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5784
5785 Example:
5786 """"""""
5787
5788 .. code-block:: llvm
5789
5790       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5791       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5792       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5793       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5794
5795 .. _i_addrspacecast:
5796
5797 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5799
5800 Syntax:
5801 """""""
5802
5803 ::
5804
5805       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5806
5807 Overview:
5808 """""""""
5809
5810 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5811 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5812
5813 Arguments:
5814 """"""""""
5815
5816 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5817 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5818 address space.
5819
5820 Semantics:
5821 """"""""""
5822
5823 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5824 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5825 value modification, depending on the target and the address space
5826 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5827 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5828 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5829 location.
5830
5831 Example:
5832 """"""""
5833
5834 .. code-block:: llvm
5835
5836       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5837       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5838       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5839
5840 .. _otherops:
5841
5842 Other Operations
5843 ----------------
5844
5845 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5846 which defy better classification.
5847
5848 .. _i_icmp:
5849
5850 '``icmp``' Instruction
5851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5852
5853 Syntax:
5854 """""""
5855
5856 ::
5857
5858       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5859
5860 Overview:
5861 """""""""
5862
5863 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5864 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5865 pointer, or pointer vector operands.
5866
5867 Arguments:
5868 """"""""""
5869
5870 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5871 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5872 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5873
5874 #. ``eq``: equal
5875 #. ``ne``: not equal
5876 #. ``ugt``: unsigned greater than
5877 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5878 #. ``ult``: unsigned less than
5879 #. ``ule``: unsigned less or equal
5880 #. ``sgt``: signed greater than
5881 #. ``sge``: signed greater or equal
5882 #. ``slt``: signed less than
5883 #. ``sle``: signed less or equal
5884
5885 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5886 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5887 must also be identical types.
5888
5889 Semantics:
5890 """"""""""
5891
5892 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5893 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5894 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5895
5896 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5897    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5898 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5899    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5900 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5901    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5902 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5903    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5904 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5905    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5906 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5907    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5908 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5909    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5910 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5911    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5912 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5913    if ``op1`` is less than ``op2``.
5914 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5915    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5916
5917 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5918 are compared as if they were integers.
5919
5920 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5921 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5922 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5923
5924 Example:
5925 """"""""
5926
5927 .. code-block:: llvm
5928
5929       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5930       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5931       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5932       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5933       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5934       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5935
5936 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5937 ``icmp`` instruction.
5938
5939 .. _i_fcmp:
5940
5941 '``fcmp``' Instruction
5942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5943
5944 Syntax:
5945 """""""
5946
5947 ::
5948
5949       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5950
5951 Overview:
5952 """""""""
5953
5954 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5955 values based on comparison of its operands.
5956
5957 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5958 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5959
5960 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5961 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5962 compared.
5963
5964 Arguments:
5965 """"""""""
5966
5967 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5968 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5969 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5970
5971 #. ``false``: no comparison, always returns false
5972 #. ``oeq``: ordered and equal
5973 #. ``ogt``: ordered and greater than
5974 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5975 #. ``olt``: ordered and less than
5976 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5977 #. ``one``: ordered and not equal
5978 #. ``ord``: ordered (no nans)
5979 #. ``ueq``: unordered or equal
5980 #. ``ugt``: unordered or greater than
5981 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5982 #. ``ult``: unordered or less than
5983 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5984 #. ``une``: unordered or not equal
5985 #. ``uno``: unordered (either nans)
5986 #. ``true``: no comparison, always returns true
5987
5988 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5989 that either operand may be a QNAN.
5990
5991 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5992 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5993 type. They must have identical types.
5994
5995 Semantics:
5996 """"""""""
5997
5998 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5999 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6000 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6001 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6002
6003 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6004 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6005    is equal to ``op2``.
6006 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6007    is greater than ``op2``.
6008 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6009    is greater than or equal to ``op2``.
6010 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6011    is less than ``op2``.
6012 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6013    is less than or equal to ``op2``.
6014 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6015    is not equal to ``op2``.
6016 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6017 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6018    equal to ``op2``.
6019 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6020    greater than ``op2``.
6021 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6022    greater than or equal to ``op2``.
6023 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6024    less than ``op2``.
6025 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6026    less than or equal to ``op2``.
6027 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6028    not equal to ``op2``.
6029 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6030 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6031
6032 Example:
6033 """"""""
6034
6035 .. code-block:: llvm
6036
6037       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6038       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6039       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6040       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6041
6042 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6043 ``fcmp`` instruction.
6044
6045 .. _i_phi:
6046
6047 '``phi``' Instruction
6048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6049
6050 Syntax:
6051 """""""
6052
6053 ::
6054
6055       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6056
6057 Overview:
6058 """""""""
6059
6060 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6061 graph representing the function.
6062
6063 Arguments:
6064 """"""""""
6065
6066 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6067 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6068 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6069 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6070 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6071 label arguments.
6072
6073 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6074 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6075 block.
6076
6077 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6078 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6079 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6080 instruction's return value on the same edge).
6081
6082 Semantics:
6083 """"""""""
6084
6085 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6086 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6087 executed just prior to the current block.
6088
6089 Example:
6090 """"""""
6091
6092 .. code-block:: llvm
6093
6094     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6095       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6096       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6097       br label %Loop
6098
6099 .. _i_select:
6100
6101 '``select``' Instruction
6102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6103
6104 Syntax:
6105 """""""
6106
6107 ::
6108
6109       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6110
6111       selty is either i1 or {<N x i1>}
6112
6113 Overview:
6114 """""""""
6115
6116 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6117 condition, without IR-level branching.
6118
6119 Arguments:
6120 """"""""""
6121
6122 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6123 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6124 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6125 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6126 elements.
6127
6128 Semantics:
6129 """"""""""
6130
6131 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6132 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6133 argument.
6134
6135 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6136 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6137
6138 Example:
6139 """"""""
6140
6141 .. code-block:: llvm
6142
6143       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6144
6145 .. _i_call:
6146
6147 '``call``' Instruction
6148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6149
6150 Syntax:
6151 """""""
6152
6153 ::
6154
6155       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6156
6157 Overview:
6158 """""""""
6159
6160 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6161
6162 Arguments:
6163 """"""""""
6164
6165 This instruction requires several arguments:
6166
6167 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6168    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6169    be marked "tail" even if they do not occur before a
6170    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6171    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6172    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6173    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6174    automatic `sibling call
6175    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6176    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6177    when the following extra requirements are met:
6178
6179    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6180    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6181       uses value of call or is void).
6182    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6183       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6184    -  `Platform specific constraints are
6185       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6186
6187 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6188    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6189    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6190    calling convention of the call must match the calling convention of
6191    the target function, or else the behavior is undefined.
6192 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6193    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6194    are valid here.
6195 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6196    type of the return value. Functions that return no value are marked
6197    ``void``.
6198 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6199    being invoked. The argument types must match the types implied by
6200    this signature. This type can be omitted if the function is not
6201    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6202    function.
6203 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6204    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6205    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6206    to function value.
6207 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6208    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6209    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6210    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6211    extra arguments can be specified.
6212 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6213    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6214    attributes are valid here.
6215
6216 Semantics:
6217 """"""""""
6218
6219 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6220 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6221 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6222 flow continues with the instruction after the function call, and the
6223 return value of the function is bound to the result argument.
6224
6225 Example:
6226 """"""""
6227
6228 .. code-block:: llvm
6229
6230       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6231       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6232       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6233       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6234       call void %foo(i8 97 signext)
6235
6236       %struct.A = type { i32, i8 }
6237       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6238       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6239       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6240       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6241       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6242
6243 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6244 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6245 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6246 This is something we'd like to change in the future to provide better
6247 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6248
6249 .. _i_va_arg:
6250
6251 '``va_arg``' Instruction
6252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6253
6254 Syntax:
6255 """""""
6256
6257 ::
6258
6259       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6260
6261 Overview:
6262 """""""""
6263
6264 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6265 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6266 the ``va_arg`` macro in C.
6267
6268 Arguments:
6269 """"""""""
6270
6271 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6272 argument. It returns a value of the specified argument type and
6273 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6274 type of ``va_list`` is target specific.
6275
6276 Semantics:
6277 """"""""""
6278
6279 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6280 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6281 the next argument. For more information, see the variable argument
6282 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6283
6284 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6285 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6286 function.
6287
6288 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6289 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6290
6291 Example:
6292 """"""""
6293
6294 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6295
6296 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6297 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6298 types on any target.
6299
6300 .. _i_landingpad:
6301
6302 '``landingpad``' Instruction
6303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6304
6305 Syntax:
6306 """""""
6307
6308 ::
6309
6310       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6311       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6312
6313       <clause> := catch <type> <value>
6314       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6315
6316 Overview:
6317 """""""""
6318
6319 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6320 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6321 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6322 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6323 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6324 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6325
6326 Arguments:
6327 """"""""""
6328
6329 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6330 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6331 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6332
6333 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6334 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6335 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6336 clause takes an array constant as its argument. Use
6337 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6338 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6339 the ``cleanup`` flag.
6340
6341 Semantics:
6342 """"""""""
6343
6344 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6345 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6346 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6347 calling conventions, how the personality function results are
6348 represented in LLVM IR is target specific.
6349
6350 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6351 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6352 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6353 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6354 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6355 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6356 unwinding continues further up the call stack.
6357
6358 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6359
6360 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6361    of an '``invoke``' instruction.
6362 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6363    first non-PHI instruction.
6364 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6365    pad block.
6366 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6367    '``landingpad``' instruction.
6368 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6369    personality function.
6370
6371 Example:
6372 """"""""
6373
6374 .. code-block:: llvm
6375
6376       ;; A landing pad which can catch an integer.
6377       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6378                catch i8** @_ZTIi
6379       ;; A landing pad that is a cleanup.
6380       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6381                cleanup
6382       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6383       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6384                catch i8** @_ZTIi
6385                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6386
6387 .. _intrinsics:
6388
6389 Intrinsic Functions
6390 ===================
6391
6392 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6393 have well known names and semantics and are required to follow certain
6394 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6395 for the LLVM language that does not require changing all of the
6396 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6397 reader/writer, the parser, etc...).
6398
6399 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6400 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6401 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6402 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6403 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6404 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6405 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6406 are added that they be documented here.
6407
6408 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6409 represents a family of functions that perform the same operation but on
6410 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6411 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6412 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6413 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6414 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6415 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6416 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6417 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6418 argument or the result.
6419
6420 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6421 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6422 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6423 whose type is matched against another type do not. For example, the
6424 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6425 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6426 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6427 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6428 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6429 type is matched against the return type, it does not require its own
6430 name suffix.
6431
6432 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6433 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6434
6435 .. _int_varargs:
6436
6437 Variable Argument Handling Intrinsics
6438 -------------------------------------
6439
6440 Variable argument support is defined in LLVM with the
6441 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6442 functions. These functions are related to the similarly named macros
6443 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6444
6445 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6446 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6447 does not define what this type is, so all transformations should be
6448 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6449
6450 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6451 variable argument handling intrinsic functions are used.
6452
6453 .. code-block:: llvm
6454
6455     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6456       ; Initialize variable argument processing
6457       %ap = alloca i8*
6458       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6459       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6460
6461       ; Read a single integer argument
6462       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6463
6464       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6465       %aq = alloca i8*
6466       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6467       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6468       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6469
6470       ; Stop processing of arguments.
6471       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6472       ret i32 %tmp
6473     }
6474
6475     declare void @llvm.va_start(i8*)
6476     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6477     declare void @llvm.va_end(i8*)
6478
6479 .. _int_va_start:
6480
6481 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6482 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6483
6484 Syntax:
6485 """""""
6486
6487 ::
6488
6489       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6490
6491 Overview:
6492 """""""""
6493
6494 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6495 subsequent use by ``va_arg``.
6496
6497 Arguments:
6498 """"""""""
6499
6500 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6501
6502 Semantics:
6503 """"""""""
6504
6505 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6506 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6507 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6508 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6509 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6510 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6511 that out.
6512
6513 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6515
6516 Syntax:
6517 """""""
6518
6519 ::
6520
6521       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6522
6523 Overview:
6524 """""""""
6525
6526 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6527 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6528
6529 Arguments:
6530 """"""""""
6531
6532 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6533
6534 Semantics:
6535 """"""""""
6536
6537 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6538 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6539 element to which the argument points. Calls to
6540 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6541 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6542 ``llvm.va_end``.
6543
6544 .. _int_va_copy:
6545
6546 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6548
6549 Syntax:
6550 """""""
6551
6552 ::
6553
6554       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6555
6556 Overview:
6557 """""""""
6558
6559 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6560 from the source argument list to the destination argument list.
6561
6562 Arguments:
6563 """"""""""
6564
6565 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6566 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6567
6568 Semantics:
6569 """"""""""
6570
6571 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6572 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6573 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6574 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6575 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6576
6577 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6578 --------------------------------------
6579
6580 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6581 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6582 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6583 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6584 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6585 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6586 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6587 details, see `Accurate Garbage Collection with
6588 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6589
6590 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6591 address space (address space zero).
6592
6593 .. _int_gcroot:
6594
6595 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6597
6598 Syntax:
6599 """""""
6600
6601 ::
6602
6603       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6604
6605 Overview:
6606 """""""""
6607
6608 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6609 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6610
6611 Arguments:
6612 """"""""""
6613
6614 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6615 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6616 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6617 root.
6618
6619 Semantics:
6620 """"""""""
6621
6622 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6623 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6624 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6625 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6626 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6627
6628 .. _int_gcread:
6629
6630 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6632
6633 Syntax:
6634 """""""
6635
6636 ::
6637
6638       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6639
6640 Overview:
6641 """""""""
6642
6643 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6644 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6645 barriers.
6646
6647 Arguments:
6648 """"""""""
6649
6650 The second argument is the address to read from, which should be an
6651 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6652 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6653 runtime (otherwise null).
6654
6655 Semantics:
6656 """"""""""
6657
6658 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6659 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6660 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6661 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6662 algorithm <gc>`.
6663
6664 .. _int_gcwrite:
6665
6666 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6668
6669 Syntax:
6670 """""""
6671
6672 ::
6673
6674       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6675
6676 Overview:
6677 """""""""
6678
6679 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6680 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6681 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6682
6683 Arguments:
6684 """"""""""
6685
6686 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6687 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6688 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6689 object, Obj may be null.
6690
6691 Semantics:
6692 """"""""""
6693
6694 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6695 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6696 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6697 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6698 algorithm <gc>`.
6699
6700 Code Generator Intrinsics
6701 -------------------------
6702
6703 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6704 may only be implemented with code generator support.
6705
6706 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6708
6709 Syntax:
6710 """""""
6711
6712 ::
6713
6714       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6715
6716 Overview:
6717 """""""""
6718
6719 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6720 target-specific value indicating the return address of the current
6721 function or one of its callers.
6722
6723 Arguments:
6724 """"""""""
6725
6726 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6727 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6728 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6729 value.
6730
6731 Semantics:
6732 """"""""""
6733
6734 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6735 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6736 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6737 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6738 used for debugging purposes.
6739
6740 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6741 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6742 of the obvious source-language caller.
6743
6744 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6746
6747 Syntax:
6748 """""""
6749
6750 ::
6751
6752       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6753
6754 Overview:
6755 """""""""
6756
6757 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6758 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6759
6760 Arguments:
6761 """"""""""
6762
6763 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6764 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6765 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6766 value.
6767
6768 Semantics:
6769 """"""""""
6770
6771 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6772 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6773 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6774 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6775 used for debugging purposes.
6776
6777 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6778 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6779 of the obvious source-language caller.
6780
6781 .. _int_stacksave:
6782
6783 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6785
6786 Syntax:
6787 """""""
6788
6789 ::
6790
6791       declare i8* @llvm.stacksave()
6792
6793 Overview:
6794 """""""""
6795
6796 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6797 of the function stack, for use with
6798 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6799 implementing language features like scoped automatic variable sized
6800 arrays in C99.
6801
6802 Semantics:
6803 """"""""""
6804
6805 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6806 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6807 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6808 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6809 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6810 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6811 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6812
6813 .. _int_stackrestore:
6814
6815 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6817
6818 Syntax:
6819 """""""
6820
6821 ::
6822
6823       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6824
6825 Overview:
6826 """""""""
6827
6828 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6829 the function stack to the state it was in when the corresponding
6830 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6831 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6832 sized arrays in C99.
6833
6834 Semantics:
6835 """"""""""
6836
6837 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6838
6839 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6841
6842 Syntax:
6843 """""""
6844
6845 ::
6846
6847       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6848
6849 Overview:
6850 """""""""
6851
6852 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6853 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6854 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6855 its performance characteristics.
6856
6857 Arguments:
6858 """"""""""
6859
6860 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6861 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6862 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6863 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6864 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6865 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6866 arguments must be constant integers.
6867
6868 Semantics:
6869 """"""""""
6870
6871 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6872 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6873 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6874 the processor cache for better performance.
6875
6876 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6878
6879 Syntax:
6880 """""""
6881
6882 ::
6883
6884       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6885
6886 Overview:
6887 """""""""
6888
6889 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6890 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6891 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6892 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6893 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6894 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6895 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6896 allow correlations of simulation runs.
6897
6898 Arguments:
6899 """"""""""
6900
6901 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6902
6903 Semantics:
6904 """"""""""
6905
6906 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6907 that do not support this intrinsic may ignore it.
6908
6909 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6911
6912 Syntax:
6913 """""""
6914
6915 ::
6916
6917       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6918
6919 Overview:
6920 """""""""
6921
6922 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6923 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6924 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6925 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6926 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6927 timings.
6928
6929 Semantics:
6930 """"""""""
6931
6932 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6933 memory. Implementations are allowed to either return a application
6934 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6935 is lowered to a constant 0.
6936
6937 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6938 running at and the host platform.
6939
6940 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
6941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6942
6943 Syntax:
6944 """""""
6945
6946 ::
6947
6948       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
6949
6950 Overview:
6951 """""""""
6952
6953 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
6954 in the specified range to the execution unit of the processor. On
6955 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
6956 flushes the instruction cache.
6957
6958 Semantics:
6959 """"""""""
6960
6961 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
6962 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
6963 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropiate
6964 instructions or a system call, if cache flushing requires special
6965 privileges.
6966
6967 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache'' from the run
6968 time library.
6969
6970 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
6971 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
6972
6973 Standard C Library Intrinsics
6974 -----------------------------
6975
6976 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6977 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6978 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6979 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6980
6981 .. _int_memcpy:
6982
6983 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6985
6986 Syntax:
6987 """""""
6988
6989 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6990 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6991 support all bit widths however.
6992
6993 ::
6994
6995       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6996                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6997       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6998                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6999
7000 Overview:
7001 """""""""
7002
7003 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7004 source location to the destination location.
7005
7006 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7007 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7008 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7009
7010 Arguments:
7011 """"""""""
7012
7013 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7014 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7015 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7016 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7017 boolean indicating a volatile access.
7018
7019 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7020 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7021 are aligned to that boundary.
7022
7023 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7024 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7025 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7026
7027 Semantics:
7028 """"""""""
7029
7030 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7031 source location to the destination location, which are not allowed to
7032 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7033 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7034 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7035
7036 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7038
7039 Syntax:
7040 """""""
7041
7042 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7043 bit width and for different address space. Not all targets support all
7044 bit widths however.
7045
7046 ::
7047
7048       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7049                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7050       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7051                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7052
7053 Overview:
7054 """""""""
7055
7056 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7057 source location to the destination location. It is similar to the
7058 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7059 overlap.
7060
7061 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7062 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7063 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7064
7065 Arguments:
7066 """"""""""
7067
7068 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7069 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7070 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7071 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7072 boolean indicating a volatile access.
7073
7074 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7075 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7076 aligned to that boundary.
7077
7078 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7079 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7080 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7081
7082 Semantics:
7083 """"""""""
7084
7085 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7086 source location to the destination location, which may overlap. It
7087 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7088 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7089 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7090
7091 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7093
7094 Syntax:
7095 """""""
7096
7097 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7098 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7099 support all bit widths.
7100
7101 ::
7102
7103       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7104                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7105       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7106                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7107
7108 Overview:
7109 """""""""
7110
7111 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7112 particular byte value.
7113
7114 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7115 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7116 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7117
7118 Arguments:
7119 """"""""""
7120
7121 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7122 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7123 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7124 argument is the known alignment of the destination location.
7125
7126 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7127 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7128 that boundary.
7129
7130 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7131 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7132 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7133
7134 Semantics:
7135 """"""""""
7136
7137 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7138 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7139 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7140 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7141
7142 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7144
7145 Syntax:
7146 """""""
7147
7148 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7149 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7150 all types however.
7151
7152 ::
7153
7154       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7155       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7156       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7157       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7158       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7159
7160 Overview:
7161 """""""""
7162
7163 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7164 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7165 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7166 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7167 because there is no need to worry about errno being set).
7168 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7169
7170 Arguments:
7171 """"""""""
7172
7173 The argument and return value are floating point numbers of the same
7174 type.
7175
7176 Semantics:
7177 """"""""""
7178
7179 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7180 nonnegative floating point number.
7181
7182 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7184
7185 Syntax:
7186 """""""
7187
7188 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7189 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7190 all types however.
7191
7192 ::
7193
7194       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7195       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7196       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7197       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7198       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7199
7200 Overview:
7201 """""""""
7202
7203 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7204 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7205 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7206 used, the second argument remains a scalar integer value.
7207
7208 Arguments:
7209 """"""""""
7210
7211 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7212 raise to that power.
7213
7214 Semantics:
7215 """"""""""
7216
7217 This function returns the first value raised to the second power with an
7218 unspecified sequence of rounding operations.
7219
7220 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7221 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7222
7223 Syntax:
7224 """""""
7225
7226 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7227 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7228 all types however.
7229
7230 ::
7231
7232       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7233       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7234       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7235       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7236       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7237
7238 Overview:
7239 """""""""
7240
7241 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7242
7243 Arguments:
7244 """"""""""
7245
7246 The argument and return value are floating point numbers of the same
7247 type.
7248
7249 Semantics:
7250 """"""""""
7251
7252 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7253 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7254 conditions in the same way.
7255
7256 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7258
7259 Syntax:
7260 """""""
7261
7262 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7263 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7264 all types however.
7265
7266 ::
7267
7268       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7269       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7270       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7271       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7272       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7273
7274 Overview:
7275 """""""""
7276
7277 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7278
7279 Arguments:
7280 """"""""""
7281
7282 The argument and return value are floating point numbers of the same
7283 type.
7284
7285 Semantics:
7286 """"""""""
7287
7288 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7289 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7290 conditions in the same way.
7291
7292 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7294
7295 Syntax:
7296 """""""
7297
7298 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7299 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7300 all types however.
7301
7302 ::
7303
7304       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7305       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7306       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7307       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7308       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7309
7310 Overview:
7311 """""""""
7312
7313 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7314 specified (positive or negative) power.
7315
7316 Arguments:
7317 """"""""""
7318
7319 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7320 to raise to that power.
7321
7322 Semantics:
7323 """"""""""
7324
7325 This function returns the first value raised to the second power,
7326 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7327 handles error conditions in the same way.
7328
7329 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7331
7332 Syntax:
7333 """""""
7334
7335 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7336 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7337 all types however.
7338
7339 ::
7340
7341       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7342       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7343       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7344       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7345       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7346
7347 Overview:
7348 """""""""
7349
7350 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7351
7352 Arguments:
7353 """"""""""
7354
7355 The argument and return value are floating point numbers of the same
7356 type.
7357
7358 Semantics:
7359 """"""""""
7360
7361 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7362 would, and handles error conditions in the same way.
7363
7364 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7366
7367 Syntax:
7368 """""""
7369
7370 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7371 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7372 all types however.
7373
7374 ::
7375
7376       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7377       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7378       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7379       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7380       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7381
7382 Overview:
7383 """""""""
7384
7385 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7386
7387 Arguments:
7388 """"""""""
7389
7390 The argument and return value are floating point numbers of the same
7391 type.
7392
7393 Semantics:
7394 """"""""""
7395
7396 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7397 would, and handles error conditions in the same way.
7398
7399 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7400 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7401
7402 Syntax:
7403 """""""
7404
7405 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7406 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7407 all types however.
7408
7409 ::
7410
7411       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7412       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7413       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7414       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7415       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7416
7417 Overview:
7418 """""""""
7419
7420 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7421
7422 Arguments:
7423 """"""""""
7424
7425 The argument and return value are floating point numbers of the same
7426 type.
7427
7428 Semantics:
7429 """"""""""
7430
7431 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7432 would, and handles error conditions in the same way.
7433
7434 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7436
7437 Syntax:
7438 """""""
7439
7440 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7441 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7442 all types however.
7443
7444 ::
7445
7446       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7447       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7448       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7449       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7450       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7451
7452 Overview:
7453 """""""""
7454
7455 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7456
7457 Arguments:
7458 """"""""""
7459
7460 The argument and return value are floating point numbers of the same
7461 type.
7462
7463 Semantics:
7464 """"""""""
7465
7466 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7467 would, and handles error conditions in the same way.
7468
7469 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7471
7472 Syntax:
7473 """""""
7474
7475 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7476 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7477 all types however.
7478
7479 ::
7480
7481       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7482       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7483       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7484       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7485       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7486
7487 Overview:
7488 """""""""
7489
7490 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7491
7492 Arguments:
7493 """"""""""
7494
7495 The argument and return value are floating point numbers of the same
7496 type.
7497
7498 Semantics:
7499 """"""""""
7500
7501 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7502 would, and handles error conditions in the same way.
7503
7504 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7506
7507 Syntax:
7508 """""""
7509
7510 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7511 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7512 all types however.
7513
7514 ::
7515
7516       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7517       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7518       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7519       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7520       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7521
7522 Overview:
7523 """""""""
7524
7525 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7526 operation.
7527
7528 Arguments:
7529 """"""""""
7530
7531 The argument and return value are floating point numbers of the same
7532 type.
7533
7534 Semantics:
7535 """"""""""
7536
7537 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7538 would, and does not set errno.
7539
7540 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7542
7543 Syntax:
7544 """""""
7545
7546 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7547 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7548 all types however.
7549
7550 ::
7551
7552       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7553       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7554       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7555       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7556       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7557
7558 Overview:
7559 """""""""
7560
7561 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7562 operand.
7563
7564 Arguments:
7565 """"""""""
7566
7567 The argument and return value are floating point numbers of the same
7568 type.
7569
7570 Semantics:
7571 """"""""""
7572
7573 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7574 would, and handles error conditions in the same way.
7575
7576 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7578
7579 Syntax:
7580 """""""
7581
7582 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7583 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7584 all types however.
7585
7586 ::
7587
7588       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7589       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7590       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7591       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7592       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7593
7594 Overview:
7595 """""""""
7596
7597 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7598 first operand and the sign of the second operand.
7599
7600 Arguments:
7601 """"""""""
7602
7603 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7604 type.
7605
7606 Semantics:
7607 """"""""""
7608
7609 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7610 functions would, and handles error conditions in the same way.
7611
7612 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7613 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7614
7615 Syntax:
7616 """""""
7617
7618 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7619 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7620 all types however.
7621
7622 ::
7623
7624       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7625       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7626       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7627       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7628       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7629
7630 Overview:
7631 """""""""
7632
7633 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7634
7635 Arguments:
7636 """"""""""
7637
7638 The argument and return value are floating point numbers of the same
7639 type.
7640
7641 Semantics:
7642 """"""""""
7643
7644 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7645 would, and handles error conditions in the same way.
7646
7647 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7649
7650 Syntax:
7651 """""""
7652
7653 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7654 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7655 all types however.
7656
7657 ::
7658
7659       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7660       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7661       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7662       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7663       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7664
7665 Overview:
7666 """""""""
7667
7668 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7669
7670 Arguments:
7671 """"""""""
7672
7673 The argument and return value are floating point numbers of the same
7674 type.
7675
7676 Semantics:
7677 """"""""""
7678
7679 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7680 would, and handles error conditions in the same way.
7681
7682 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7684
7685 Syntax:
7686 """""""
7687
7688 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7689 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7690 all types however.
7691
7692 ::
7693
7694       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7695       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7696       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7697       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7698       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7699
7700 Overview:
7701 """""""""
7702
7703 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7704 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7705
7706 Arguments:
7707 """"""""""
7708
7709 The argument and return value are floating point numbers of the same
7710 type.
7711
7712 Semantics:
7713 """"""""""
7714
7715 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7716 would, and handles error conditions in the same way.
7717
7718 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7720
7721 Syntax:
7722 """""""
7723
7724 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7725 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7726 all types however.
7727
7728 ::
7729
7730       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7731       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7732       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7733       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7734       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7735
7736 Overview:
7737 """""""""
7738
7739 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7740 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7741 operand isn't an integer.
7742
7743 Arguments:
7744 """"""""""
7745
7746 The argument and return value are floating point numbers of the same
7747 type.
7748
7749 Semantics:
7750 """"""""""
7751
7752 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7753 would, and handles error conditions in the same way.
7754
7755 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7757
7758 Syntax:
7759 """""""
7760
7761 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7762 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7763 all types however.
7764
7765 ::
7766
7767       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7768       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7769       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7770       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7771       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7772
7773 Overview:
7774 """""""""
7775
7776 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7777 nearest integer.
7778
7779 Arguments:
7780 """"""""""
7781
7782 The argument and return value are floating point numbers of the same
7783 type.
7784
7785 Semantics:
7786 """"""""""
7787
7788 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7789 functions would, and handles error conditions in the same way.
7790
7791 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7793
7794 Syntax:
7795 """""""
7796
7797 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7798 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7799 all types however.
7800
7801 ::
7802
7803       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7804       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7805       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7806       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7807       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7808
7809 Overview:
7810 """""""""
7811
7812 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7813 nearest integer.
7814
7815 Arguments:
7816 """"""""""
7817
7818 The argument and return value are floating point numbers of the same
7819 type.
7820
7821 Semantics:
7822 """"""""""
7823
7824 This function returns the same values as the libm ``round``
7825 functions would, and handles error conditions in the same way.
7826
7827 Bit Manipulation Intrinsics
7828 ---------------------------
7829
7830 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7831 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7832
7833 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7835
7836 Syntax:
7837 """""""
7838
7839 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7840 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7841
7842 ::
7843
7844       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7845       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7846       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7847
7848 Overview:
7849 """""""""
7850
7851 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7852 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7853 These are useful for performing operations on data that is not in the
7854 target's native byte order.
7855
7856 Semantics:
7857 """"""""""
7858
7859 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7860 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7861 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7862 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7863 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7864 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7865 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7866 respectively).
7867
7868 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7870
7871 Syntax:
7872 """""""
7873
7874 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7875 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7876 support all bit widths or vector types, however.
7877
7878 ::
7879
7880       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7881       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7882       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7883       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7884       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7885       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7886
7887 Overview:
7888 """""""""
7889
7890 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7891 in a value.
7892
7893 Arguments:
7894 """"""""""
7895
7896 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7897 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7898 match the argument type.
7899
7900 Semantics:
7901 """"""""""
7902
7903 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7904 each element of a vector.
7905
7906 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7908
7909 Syntax:
7910 """""""
7911
7912 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7913 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7914 targets support all bit widths or vector types, however.
7915
7916 ::
7917
7918       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7919       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7920       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7921       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7922       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7923       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7924
7925 Overview:
7926 """""""""
7927
7928 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7929 leading zeros in a variable.
7930
7931 Arguments:
7932 """"""""""
7933
7934 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7935 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7936 type must match the first argument type.
7937
7938 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7939 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7940 defined result. Historically some architectures did not provide a
7941 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7942 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7943
7944 Semantics:
7945 """"""""""
7946
7947 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7948 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7949 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7950 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7951 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7952
7953 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7955
7956 Syntax:
7957 """""""
7958
7959 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7960 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7961 support all bit widths or vector types, however.
7962
7963 ::
7964
7965       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7966       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7967       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7968       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7969       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7970       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7971
7972 Overview:
7973 """""""""
7974
7975 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7976 trailing zeros.
7977
7978 Arguments:
7979 """"""""""
7980
7981 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7982 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7983 type must match the first argument type.
7984
7985 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7986 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7987 defined result. Historically some architectures did not provide a
7988 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7989 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7990
7991 Semantics:
7992 """"""""""
7993
7994 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7995 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7996 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7997 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7998 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7999
8000 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8001 -----------------------------------
8002
8003 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8004
8005 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8007
8008 Syntax:
8009 """""""
8010
8011 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8012 on any integer bit width.
8013
8014 ::
8015
8016       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8017       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8018       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8019
8020 Overview:
8021 """""""""
8022
8023 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8024 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8025 occurred during the signed summation.
8026
8027 Arguments:
8028 """"""""""
8029
8030 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8031 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8032 bit width. The second element of the result structure must be of type
8033 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8034 addition.
8035
8036 Semantics:
8037 """"""""""
8038
8039 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8040 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8041 first element of which is the signed summation, and the second element
8042 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8043 overflow.
8044
8045 Examples:
8046 """""""""
8047
8048 .. code-block:: llvm
8049
8050       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8051       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8052       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8053       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8054
8055 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8057
8058 Syntax:
8059 """""""
8060
8061 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8062 on any integer bit width.
8063
8064 ::
8065
8066       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8067       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8068       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8069
8070 Overview:
8071 """""""""
8072
8073 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8074 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8075 occurred during the unsigned summation.
8076
8077 Arguments:
8078 """"""""""
8079
8080 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8081 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8082 bit width. The second element of the result structure must be of type
8083 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8084 addition.
8085
8086 Semantics:
8087 """"""""""
8088
8089 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8090 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8091 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8092 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8093
8094 Examples:
8095 """""""""
8096
8097 .. code-block:: llvm
8098
8099       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8100       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8101       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8102       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8103
8104 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8106
8107 Syntax:
8108 """""""
8109
8110 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8111 on any integer bit width.
8112
8113 ::
8114
8115       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8116       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8117       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8118
8119 Overview:
8120 """""""""
8121
8122 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8123 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8124 overflow occurred during the signed subtraction.
8125
8126 Arguments:
8127 """"""""""
8128
8129 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8130 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8131 bit width. The second element of the result structure must be of type
8132 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8133 subtraction.
8134
8135 Semantics:
8136 """"""""""
8137
8138 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8139 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8140 first element of which is the subtraction, and the second element of
8141 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8142 overflow.
8143
8144 Examples:
8145 """""""""
8146
8147 .. code-block:: llvm
8148
8149       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8150       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8151       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8152       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8153
8154 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8156
8157 Syntax:
8158 """""""
8159
8160 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8161 on any integer bit width.
8162
8163 ::
8164
8165       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8166       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8167       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8168
8169 Overview:
8170 """""""""
8171
8172 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8173 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8174 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8175
8176 Arguments:
8177 """"""""""
8178
8179 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8180 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8181 bit width. The second element of the result structure must be of type
8182 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8183 subtraction.
8184
8185 Semantics:
8186 """"""""""
8187
8188 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8189 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8190 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8191 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8192 overflow.
8193
8194 Examples:
8195 """""""""
8196
8197 .. code-block:: llvm
8198
8199       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8200       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8201       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8202       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8203
8204 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8206
8207 Syntax:
8208 """""""
8209
8210 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8211 on any integer bit width.
8212
8213 ::
8214
8215       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8216       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8217       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8218
8219 Overview:
8220 """""""""
8221
8222 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8223 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8224 overflow occurred during the signed multiplication.
8225
8226 Arguments:
8227 """"""""""
8228
8229 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8230 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8231 bit width. The second element of the result structure must be of type
8232 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8233 multiplication.
8234
8235 Semantics:
8236 """"""""""
8237
8238 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8239 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8240 the first element of which is the multiplication, and the second element
8241 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8242 overflow.
8243
8244 Examples:
8245 """""""""
8246
8247 .. code-block:: llvm
8248
8249       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8250       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8251       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8252       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8253
8254 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8256
8257 Syntax:
8258 """""""
8259
8260 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8261 on any integer bit width.
8262
8263 ::
8264
8265       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8266       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8267       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8268
8269 Overview:
8270 """""""""
8271
8272 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8273 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8274 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8275
8276 Arguments:
8277 """"""""""
8278
8279 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8280 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8281 bit width. The second element of the result structure must be of type
8282 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8283 multiplication.
8284
8285 Semantics:
8286 """"""""""
8287
8288 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8289 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8290 the first element of which is the multiplication, and the second
8291 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8292 resulted in an overflow.
8293
8294 Examples:
8295 """""""""
8296
8297 .. code-block:: llvm
8298
8299       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8300       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8301       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8302       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8303
8304 Specialised Arithmetic Intrinsics
8305 ---------------------------------
8306
8307 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8309
8310 Syntax:
8311 """""""
8312
8313 ::
8314
8315       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8316       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8317
8318 Overview:
8319 """""""""
8320
8321 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8322 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8323 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8324 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8325 and add instructions.
8326
8327 Arguments:
8328 """"""""""
8329
8330 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8331 multiplicands, a and b, and an addend c.
8332
8333 Semantics:
8334 """"""""""
8335
8336 The expression:
8337
8338 ::
8339
8340       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8341
8342 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8343 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8344 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8345 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8346 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8347 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8348
8349 Examples:
8350 """""""""
8351
8352 .. code-block:: llvm
8353
8354       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8355
8356 Half Precision Floating Point Intrinsics
8357 ----------------------------------------
8358
8359 For most target platforms, half precision floating point is a
8360 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8361 but does not support computation in the format.
8362
8363 This means that code must first load the half-precision floating point
8364 value as an i16, then convert it to float with
8365 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8366 then be performed on the float value (including extending to double
8367 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8368 if needed, then converted to i16 with
8369 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8370 i16 value.
8371
8372 .. _int_convert_to_fp16:
8373
8374 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8376
8377 Syntax:
8378 """""""
8379
8380 ::
8381
8382       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8383
8384 Overview:
8385 """""""""
8386
8387 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8388 from single precision floating point format to half precision floating
8389 point format.
8390
8391 Arguments:
8392 """"""""""
8393
8394 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8395 converted.
8396
8397 Semantics:
8398 """"""""""
8399
8400 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8401 from single precision floating point format to half precision floating
8402 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8403 converted number.
8404
8405 Examples:
8406 """""""""
8407
8408 .. code-block:: llvm
8409
8410       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8411       store i16 %res, i16* @x, align 2
8412
8413 .. _int_convert_from_fp16:
8414
8415 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8417
8418 Syntax:
8419 """""""
8420
8421 ::
8422
8423       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8424
8425 Overview:
8426 """""""""
8427
8428 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8429 conversion from half precision floating point format to single precision
8430 floating point format.
8431
8432 Arguments:
8433 """"""""""
8434
8435 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8436 converted.
8437
8438 Semantics:
8439 """"""""""
8440
8441 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8442 conversion from half single precision floating point format to single
8443 precision floating point format. The input half-float value is
8444 represented by an ``i16`` value.
8445
8446 Examples:
8447 """""""""
8448
8449 .. code-block:: llvm
8450
8451       %a = load i16* @x, align 2
8452       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8453
8454 Debugger Intrinsics
8455 -------------------
8456
8457 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8458 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8459 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8460 document.
8461
8462 Exception Handling Intrinsics
8463 -----------------------------
8464
8465 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8466 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8467 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8468
8469 .. _int_trampoline:
8470
8471 Trampoline Intrinsics
8472 ---------------------
8473
8474 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8475 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8476 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8477 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8478 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8479 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8480 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8481 extension.
8482
8483 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8484 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8485 It can be created as follows:
8486
8487 .. code-block:: llvm
8488
8489       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8490       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8491       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8492       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8493       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8494
8495 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8496 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8497
8498 .. _int_it:
8499
8500 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8502
8503 Syntax:
8504 """""""
8505
8506 ::
8507
8508       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8509
8510 Overview:
8511 """""""""
8512
8513 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8514 turning it into a trampoline.
8515
8516 Arguments:
8517 """"""""""
8518
8519 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8520 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8521 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8522 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8523 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8524 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8525 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8526 bitcast to an ``i8*``.
8527
8528 Semantics:
8529 """"""""""
8530
8531 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8532 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8533 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8534 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8535 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8536 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8537 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8538 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8539 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8540 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8541 modified, then the effect of any later call to the returned function
8542 pointer is undefined.
8543
8544 .. _int_at:
8545
8546 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8548
8549 Syntax:
8550 """""""
8551
8552 ::
8553
8554       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8555
8556 Overview:
8557 """""""""
8558
8559 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8560 a trampoline (passed as ``tramp``).
8561
8562 Arguments:
8563 """"""""""
8564
8565 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8566 code filled in by a previous call to
8567 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8568
8569 Semantics:
8570 """"""""""
8571
8572 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8573 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8574 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8575 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8576 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8577
8578 Memory Use Markers
8579 ------------------
8580
8581 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8582 memory objects and ranges where variables are immutable.
8583
8584 .. _int_lifestart:
8585
8586 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8588
8589 Syntax:
8590 """""""
8591
8592 ::
8593
8594       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8595
8596 Overview:
8597 """""""""
8598
8599 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8600 object's lifetime.
8601
8602 Arguments:
8603 """"""""""
8604
8605 The first argument is a constant integer representing the size of the
8606 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8607 to the object.
8608
8609 Semantics:
8610 """"""""""
8611
8612 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8613 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8614 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8615 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8616
8617 .. _int_lifeend:
8618
8619 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8621
8622 Syntax:
8623 """""""
8624
8625 ::
8626
8627       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8628
8629 Overview:
8630 """""""""
8631
8632 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8633 object's lifetime.
8634
8635 Arguments:
8636 """"""""""
8637
8638 The first argument is a constant integer representing the size of the
8639 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8640 to the object.
8641
8642 Semantics:
8643 """"""""""
8644
8645 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8646 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8647 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8648 object following this intrinsic may be removed as dead.
8649
8650 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8652
8653 Syntax:
8654 """""""
8655
8656 ::
8657
8658       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8659
8660 Overview:
8661 """""""""
8662
8663 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8664 a memory object will not change.
8665
8666 Arguments:
8667 """"""""""
8668
8669 The first argument is a constant integer representing the size of the
8670 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8671 to the object.
8672
8673 Semantics:
8674 """"""""""
8675
8676 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8677 the return value, the referenced memory location is constant and
8678 unchanging.
8679
8680 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8682
8683 Syntax:
8684 """""""
8685
8686 ::
8687
8688       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8689
8690 Overview:
8691 """""""""
8692
8693 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8694 memory object are mutable.
8695
8696 Arguments:
8697 """"""""""
8698
8699 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8700 The second argument is a constant integer representing the size of the
8701 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8702 pointer to the object.
8703
8704 Semantics:
8705 """"""""""
8706
8707 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8708
8709 General Intrinsics
8710 ------------------
8711
8712 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8713 purpose.
8714
8715 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8717
8718 Syntax:
8719 """""""
8720
8721 ::
8722
8723       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8724
8725 Overview:
8726 """""""""
8727
8728 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8729
8730 Arguments:
8731 """"""""""
8732
8733 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8734 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8735 source file name, and the last argument is the line number.
8736
8737 Semantics:
8738 """"""""""
8739
8740 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8741 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8742 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8743 ignored by code generation and optimization.
8744
8745 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8747
8748 Syntax:
8749 """""""
8750
8751 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8752 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8753 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8754 '``0``'.
8755
8756 ::
8757
8758       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8759       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8760       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8761       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8762       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8763
8764 Overview:
8765 """""""""
8766
8767 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8768
8769 Arguments:
8770 """"""""""
8771
8772 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8773 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8774 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8775 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8776
8777 Semantics:
8778 """"""""""
8779
8780 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8781 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8782 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8783 generation and optimization.
8784
8785 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8787
8788 Syntax:
8789 """""""
8790
8791 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8792 any integer bit width.
8793
8794 ::
8795
8796       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8797       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8798       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8799       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8800       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8801
8802 Overview:
8803 """""""""
8804
8805 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8806
8807 Arguments:
8808 """"""""""
8809
8810 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8811 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8812 global string which is the source file name, and the last argument is
8813 the line number. It returns the value of the first argument.
8814
8815 Semantics:
8816 """"""""""
8817
8818 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8819 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8820 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8821 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8822
8823 '``llvm.trap``' Intrinsic
8824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8825
8826 Syntax:
8827 """""""
8828
8829 ::
8830
8831       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8832
8833 Overview:
8834 """""""""
8835
8836 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8837
8838 Arguments:
8839 """"""""""
8840
8841 None.
8842
8843 Semantics:
8844 """"""""""
8845
8846 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8847 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8848 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8849
8850 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8852
8853 Syntax:
8854 """""""
8855
8856 ::
8857
8858       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8859
8860 Overview:
8861 """""""""
8862
8863 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8864
8865 Arguments:
8866 """"""""""
8867
8868 None.
8869
8870 Semantics:
8871 """"""""""
8872
8873 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8874 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8875 debugger.
8876
8877 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8878 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8879
8880 Syntax:
8881 """""""
8882
8883 ::
8884
8885       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8886
8887 Overview:
8888 """""""""
8889
8890 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8891 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8892 is placed on the stack before local variables.
8893
8894 Arguments:
8895 """"""""""
8896
8897 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8898 The first argument is the value loaded from the stack guard
8899 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8900 enough space to hold the value of the guard.
8901
8902 Semantics:
8903 """"""""""
8904
8905 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8906 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8907 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8908 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8909 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8910 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8911 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8912
8913 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8915
8916 Syntax:
8917 """""""
8918
8919 ::
8920
8921       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8922
8923 Overview:
8924 """""""""
8925
8926 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8927 created stack protector and if they are not equal calls the
8928 ``__stack_chk_fail()`` function.
8929
8930 Arguments:
8931 """"""""""
8932
8933 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8934 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8935
8936 Semantics:
8937 """"""""""
8938
8939 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8940 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8941 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8942
8943 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8944 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8945 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8946 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8947 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8948 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8949 codegen after the tail call decision has occurred.
8950
8951 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8953
8954 Syntax:
8955 """""""
8956
8957 ::
8958
8959       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8960       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8961
8962 Overview:
8963 """""""""
8964
8965 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8966 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8967 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8968 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8969 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8970 other object.
8971
8972 Arguments:
8973 """"""""""
8974
8975 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8976 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8977 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8978 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8979 only accepts constants.
8980
8981 Semantics:
8982 """"""""""
8983
8984 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8985 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8986 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8987 on the ``min`` argument).
8988
8989 '``llvm.expect``' Intrinsic
8990 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8991
8992 Syntax:
8993 """""""
8994
8995 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
8996 integer bit width.
8997
8998 ::
8999
9000       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9001       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9002       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9003
9004 Overview:
9005 """""""""
9006
9007 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9008 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9009
9010 Arguments:
9011 """"""""""
9012
9013 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9014 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9015 constant value, variables are not allowed.
9016
9017 Semantics:
9018 """"""""""
9019
9020 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9021
9022 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9024
9025 Syntax:
9026 """""""
9027
9028 ::
9029
9030       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9031
9032 Overview:
9033 """""""""
9034
9035 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9036 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9037
9038 Arguments:
9039 """"""""""
9040
9041 None.
9042
9043 Semantics:
9044 """"""""""
9045
9046 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9047 by codegen.
9048
9049 Stack Map Intrinsics
9050 --------------------
9051
9052 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9053 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9054 are described in :doc:`StackMaps`.