[docs] Get rid of some UTF8 characters (non-breaking space maybe).
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, i8 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially
131
132 It also shows a convention that we follow in this document. When
133 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
134 that defines the type and name of value produced.
135
136 High Level Structure
137 ====================
138
139 Module Structure
140 ----------------
141
142 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
143 translation unit of the input programs. Each module consists of
144 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
145 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
146 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
147 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
148
149 .. code-block:: llvm
150
151     ; Declare the string constant as a global constant. 
152     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
153
154     ; External declaration of the puts function 
155     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
156
157     ; Definition of main function
158     define i32 @main() {   ; i32()*  
159       ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
160       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
161
162       ; Call puts function to write out the string to stdout. 
163       call i32 @puts(i8* %cast210)
164       ret i32 0 
165     }
166
167     ; Named metadata
168     !1 = metadata !{i32 42}
169     !foo = !{!1, null}
170
171 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
172 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
173 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
174 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
175
176 In general, a module is made up of a list of global values (where both
177 functions and global variables are global values). Global values are
178 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
179 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
180 following :ref:`linkage types <linkage>`.
181
182 .. _linkage:
183
184 Linkage Types
185 -------------
186
187 All Global Variables and Functions have one of the following types of
188 linkage:
189
190 ``private``
191     Global values with "``private``" linkage are only directly
192     accessible by objects in the current module. In particular, linking
193     code into a module with an private global value may cause the
194     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
195     symbol is private to the module, all references can be updated. This
196     doesn't show up in any symbol table in the object file.
197 ``linker_private``
198     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
199     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
200     they are removed by the linker from the final linked image
201     (executable or dynamic library).
202 ``linker_private_weak``
203     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
204     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
205     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
206     image (executable or dynamic library).
207 ``internal``
208     Similar to private, but the value shows as a local symbol
209     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
210     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
211 ``available_externally``
212     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
213     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
214     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
215     of the definition of the global, which is known to be somewhere
216     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
217     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
218     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
219     not declarations.
220 ``linkonce``
221     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
222     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
223     some forms of inline functions, templates, or other code which must
224     be generated in each translation unit that uses it, but where the
225     body may be overridden with a more definitive definition later.
226     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
227     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
228     inline the body of this function into callers because it doesn't
229     know if this definition of the function is the definitive definition
230     within the program or whether it will be overridden by a stronger
231     definition. To enable inlining and other optimizations, use
232     "``linkonce_odr``" linkage.
233 ``weak``
234     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
235     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
236     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
237     in C source code.
238 ``common``
239     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
240     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
241     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
242     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
243     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
244     must have a zero initializer, and may not be marked
245     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
246     common linkage.
247
248 .. _linkage_appending:
249
250 ``appending``
251     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
252     pointer to array type. When two global variables with appending
253     linkage are linked together, the two global arrays are appended
254     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
255     system linker append together "sections" with identical names when
256     .o files are linked.
257 ``extern_weak``
258     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
259     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
260     instead of being an undefined reference.
261 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
262     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
263     functions with different semantics. Other languages, such as
264     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
265     "one definition rule" â€” "ODR"). Such languages can use the
266     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
267     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
268     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
269 ``linkonce_odr_auto_hide``
270     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
271     takes the address of this definition. For instance, functions that
272     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
273     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
274     symbols are removed by the linker from the final linked image
275     (executable or dynamic library).
276 ``external``
277     If none of the above identifiers are used, the global is externally
278     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
279     resolve external symbol references.
280
281 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
282 platform only. They are designed to support importing (exporting)
283 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
284
285 ``dllimport``
286     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
287     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
288     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291 ``dllexport``
292     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
293     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
294     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
295     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
296     name.
297
298 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
299 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
300 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
301 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
302 declarations), they are accessible outside of the current module.
303
304 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
305 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
306
307 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
308 ``weak_odr`` linkages.
309
310 .. _callingconv:
311
312 Calling Conventions
313 -------------------
314
315 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
316 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
317 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
318 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
319 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
320 added in the future:
321
322 "``ccc``" - The C calling convention
323     This calling convention (the default if no other calling convention
324     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
325     convention supports varargs function calls and tolerates some
326     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
327     the function (as does normal C).
328 "``fastcc``" - The fast calling convention
329     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
330     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
331     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
332     code for the target, without having to conform to an externally
333     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
334     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
335     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
336     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
337     match the prototype of the function definition.
338 "``coldcc``" - The cold calling convention
339     This calling convention attempts to make code in the caller as
340     efficient as possible under the assumption that the call is not
341     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
342     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
343     This calling convention does not support varargs and requires the
344     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
345     function definition.
346 "``cc 10``" - GHC convention
347     This calling convention has been implemented specifically for use by
348     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
349     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
350     by disabling callee save registers. This calling convention should
351     not be used lightly but only for specific situations such as an
352     alternative to the *register pinning* performance technique often
353     used when implementing functional programming languages. At the
354     moment only X86 supports this convention and it has the following
355     limitations:
356
357     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
358        floating point types are supported.
359     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
360        floating point parameters.
361
362     This calling convention supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
364     caller and callee are using it.
365 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
366     This calling convention has been implemented specifically for use by
367     the `High-Performance Erlang
368     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
369     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
370     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
371     registers for argument passing than the ordinary C calling
372     convention and defines no callee-saved registers. The calling
373     convention properly supports `tail call
374     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
375     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
376     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
377     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
378     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
379     bit).
380 "``cc <n>``" - Numbered convention
381     Any calling convention may be specified by number, allowing
382     target-specific calling conventions to be used. Target specific
383     calling conventions start at 64.
384
385 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
386 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
387 convention.
388
389 Visibility Styles
390 -----------------
391
392 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
393 styles:
394
395 "``default``" - Default style
396     On targets that use the ELF object file format, default visibility
397     means that the declaration is visible to other modules and, in
398     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
399     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
400     to other modules. Default visibility corresponds to "external
401     linkage" in the language.
402 "``hidden``" - Hidden style
403     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
404     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
405     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
406     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
407     library) can reference it directly.
408 "``protected``" - Protected style
409     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
410     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
411     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
412     cannot be overridden by another module.
413
414 Named Types
415 -----------
416
417 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
418 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
419 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
420 specification is:
421
422 .. code-block:: llvm
423
424     %mytype = type { %mytype*, i32 }
425
426 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
427 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
428 expected with the syntax "%mytype".
429
430 Note that type names are aliases for the structural type that they
431 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
432 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
433 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
434 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
435 render all types of a particular shape. This means that if you have code
436 where two different source types end up having the same LLVM type, that
437 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
438 an important design point and isn't going to change.
439
440 .. _globalvars:
441
442 Global Variables
443 ----------------
444
445 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
446 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
447 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
448 explicit alignment specified.
449
450 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
451 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
452 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
453 TLS model may be specified:
454
455 ``localdynamic``
456     For variables that are only used within the current shared library.
457 ``initialexec``
458     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
459 ``localexec``
460     For variables defined in the executable and only used within it.
461
462 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
463 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
464 more information on under which circumstances the different models may
465 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
466 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
467
468 A variable may be defined as a global "constant," which indicates that
469 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
470 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
471 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
472 initialization cannot be marked "constant" as there is a store to the
473 variable.
474
475 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
476 constant, even if the final definition of the global is not. This
477 capability can be used to enable slightly better optimization of the
478 program, but requires the language definition to guarantee that
479 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
480 units that do not include the definition.
481
482 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
483 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
484 always define a pointer to their "content" type because they describe a
485 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
486 pointers.
487
488 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
489 that the address is not significant, only the content. Constants marked
490 like this can be merged with other constants if they have the same
491 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
492 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
493 whose address is significant.
494
495 A global variable may be declared to reside in a target-specific
496 numbered address space. For targets that support them, address spaces
497 may affect how optimizations are performed and/or what target
498 instructions are used to access the variable. The default address space
499 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
500
501 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
502 target supports it, it will emit globals to the section specified.
503
504 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
505 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
506 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
507 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
508 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
509 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
510 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
511 assume that the globals are densely packed in their section and try to
512 iterate over them as an array, alignment padding would break this
513 iteration.
514
515 For example, the following defines a global in a numbered address space
516 with an initializer, section, and alignment:
517
518 .. code-block:: llvm
519
520     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
521
522 The following example defines a thread-local global with the
523 ``initialexec`` TLS model:
524
525 .. code-block:: llvm
526
527     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
528
529 .. _functionstructure:
530
531 Functions
532 ---------
533
534 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
535 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
536 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
537 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
538 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
539 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
540 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
541 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
542 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
543 and a closing curly brace.
544
545 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
546 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
547 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
548 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
549 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
550 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
551 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
552
553 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
554 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
555 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
556 contains a list of instructions, and ends with a
557 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
558 return).
559
560 The first basic block in a function is special in two ways: it is
561 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
562 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
563 the entry block of a function). Because the block can have no
564 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
565
566 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
567 target supports it, it will emit functions to the section specified.
568
569 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
570 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
571 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
572 is specified, the function is forced to have at least that much
573 alignment. All alignments must be a power of 2.
574
575 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
576 be significant and two identical functions can be merged.
577
578 Syntax::
579
580     define [linkage] [visibility]
581            [cconv] [ret attrs]
582            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
583            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
584            [gc] { ... }
585
586 Aliases
587 -------
588
589 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
590 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
591 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
592 :ref:`visibility style <visibility>`.
593
594 Syntax::
595
596     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
597
598 .. _namedmetadatastructure:
599
600 Named Metadata
601 --------------
602
603 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
604 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
605 operands for a named metadata.
606
607 Syntax::
608
609     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
610     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
611     !1 = metadata !{metadata !"one"}
612     !2 = metadata !{metadata !"two"}
613     ; A named metadata.
614     !name = !{!0, !1, !2}
615
616 .. _paramattrs:
617
618 Parameter Attributes
619 --------------------
620
621 The return type and each parameter of a function type may have a set of
622 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
623 used to communicate additional information about the result or
624 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
625 of the function, not of the function type, so functions with different
626 parameter attributes can have the same function type.
627
628 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
629 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
630 For example:
631
632 .. code-block:: llvm
633
634     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
635     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
636     declare signext i8 @returns_signed_char()
637
638 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
639 ``readonly``) come immediately after the argument list.
640
641 Currently, only the following parameter attributes are defined:
642
643 ``zeroext``
644     This indicates to the code generator that the parameter or return
645     value should be zero-extended to the extent required by the target's
646     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
647     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
648 ``signext``
649     This indicates to the code generator that the parameter or return
650     value should be sign-extended to the extent required by the target's
651     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
652     the callee (for a return value).
653 ``inreg``
654     This indicates that this parameter or return value should be treated
655     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
656     a function call or return (usually, by putting it in a register as
657     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
658     two different kinds of registers). Use of this attribute is
659     target-specific.
660 ``byval``
661     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
662     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
663     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
664     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
665     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
666     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
667     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
668     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
669     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
670     values.
671
672     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
673     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
674     form and the known alignment of the pointer specified to the call
675     site. If the alignment is not specified, then the code generator
676     makes a target-specific assumption.
677
678 ``sret``
679     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
680     structure that is the return value of the function in the source
681     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
682     loads and stores to the structure may be assumed by the callee to
683     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
684     the first parameter. This is not a valid attribute for return
685     values.
686 ``noalias``
687     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
688     the argument or return value do not alias pointer values which are
689     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
690     call to the parent function, dependencies between memory references
691     from before or after the call and from those during the call are
692     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
693     value used in that call. The caller shares the responsibility with
694     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
695     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
696     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
697
698     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
699     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
700     though it is slightly weaker.
701
702     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
703     while LLVM's ``noalias`` is.
704 ``nocapture``
705     This indicates that the callee does not make any copies of the
706     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
707     attribute for return values.
708
709 .. _nest:
710
711 ``nest``
712     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
713     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
714     attribute for return values.
715
716 .. _gc:
717
718 Garbage Collector Names
719 -----------------------
720
721 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
722 string:
723
724 .. code-block:: llvm
725
726     define void @f() gc "name" { ... }
727
728 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
729 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
730 support the named garbage collection algorithm.
731
732 .. _fnattrs:
733
734 Function Attributes
735 -------------------
736
737 Function attributes are set to communicate additional information about
738 a function. Function attributes are considered to be part of the
739 function, not of the function type, so functions with different function
740 attributes can have the same function type.
741
742 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
743 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
744 example:
745
746 .. code-block:: llvm
747
748     define void @f() noinline { ... }
749     define void @f() alwaysinline { ... }
750     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
751     define void @f() optsize { ... }
752
753 ``address_safety``
754     This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
755     for this function.
756 ``alignstack(<n>)``
757     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
758     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
759     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
760     parentheses.
761 ``alwaysinline``
762     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
763     this function into callers whenever possible, ignoring any active
764     inlining size threshold for this caller.
765 ``nonlazybind``
766     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
767     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
768     startup time if the function is not called during program startup.
769 ``inlinehint``
770     This attribute indicates that the source code contained a hint that
771     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
772     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
773     inliner.
774 ``naked``
775     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
776     function. This can have very system-specific consequences.
777 ``noimplicitfloat``
778     This attributes disables implicit floating point instructions.
779 ``noinline``
780     This attribute indicates that the inliner should never inline this
781     function in any situation. This attribute may not be used together
782     with the ``alwaysinline`` attribute.
783 ``noredzone``
784     This attribute indicates that the code generator should not use a
785     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
786 ``noreturn``
787     This function attribute indicates that the function never returns
788     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
789     function ever does dynamically return.
790 ``nounwind``
791     This function attribute indicates that the function never returns
792     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
793     unwind, its runtime behavior is undefined.
794 ``optsize``
795     This attribute suggests that optimization passes and code generator
796     passes make choices that keep the code size of this function low,
797     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
798 ``readnone``
799     This attribute indicates that the function computes its result (or
800     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
801     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
802     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
803     caller functions. It does not write through any pointer arguments
804     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
805     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
806     the ``C++`` exception throwing methods.
807 ``readonly``
808     This attribute indicates that the function does not write through
809     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
810     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
811     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
812     state that may be set in the caller. A readonly function always
813     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
814     called with the same set of arguments and global state. It cannot
815     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
816     methods.
817 ``returns_twice``
818     This attribute indicates that this function can return twice. The C
819     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
820     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
821     functions.
822 ``ssp``
823     This attribute indicates that the function should emit a stack
824     smashing protector. It is in the form of a "canary"—a random value
825     placed on the stack before the local variables that's checked upon
826     return from the function to see if it has been overwritten. A
827     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
828     or not.
829
830     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
831     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
832     function will have an ``ssp`` attribute.
833 ``sspreq``
834     This attribute indicates that the function should *always* emit a
835     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
836     attribute.
837
838     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
839     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
840     ``ssp`` attribute, then the resulting function will have an
841     ``sspreq`` attribute.
842 ``uwtable``
843     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
844     an unwind table entry be produce for this function even if we can
845     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
846     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
847     units.
848 ``noduplicate``
849     This attribute indicates that calls to the function cannot be
850     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
851     within its parent function, but may not be duplicated within
852     its parent function.
853
854     A function containing a ``noduplicate`` call may still
855     be an inlining candidate, provided that the call is not
856     duplicated by inlining. That implies that the function has
857     internal linkage and only has one call site, so the original
858     call is dead after inlining.
859
860 .. _moduleasm:
861
862 Module-Level Inline Assembly
863 ----------------------------
864
865 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
866 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
867 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
868 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
869
870 .. code-block:: llvm
871
872     module asm "inline asm code goes here"
873     module asm "more can go here"
874
875 The strings can contain any character by escaping non-printable
876 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
877 two digit hex code for the number.
878
879 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
880 assembly code is generated.
881
882 Data Layout
883 -----------
884
885 A module may specify a target specific data layout string that specifies
886 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
887 simply:
888
889 .. code-block:: llvm
890
891     target datalayout = "layout specification"
892
893 The *layout specification* consists of a list of specifications
894 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
895 with a letter and may include other information after the letter to
896 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
897 as follows:
898
899 ``E``
900     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
901     the bits with the most significance have the lowest address
902     location.
903 ``e``
904     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
905     is, the bits with the least significance have the lowest address
906     location.
907 ``S<size>``
908     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
909     promotion of stack variables is limited to the natural stack
910     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
911     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
912     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
913     alignment promotions.
914 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
915     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
916     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
917     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
918     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
919     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
920     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
921 ``i<size>:<abi>:<pref>``
922     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
923     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
924 ``v<size>:<abi>:<pref>``
925     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
926     ``<size>``.
927 ``f<size>:<abi>:<pref>``
928     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
929     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
930     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
931     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
932     targets.
933 ``a<size>:<abi>:<pref>``
934     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
935     ``<size>``.
936 ``s<size>:<abi>:<pref>``
937     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
938     ``<size>``.
939 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
940     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
941     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
942     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
943     this set are considered to support most general arithmetic operations
944     efficiently.
945
946 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
947 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
948 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
949 specifications are given in this list:
950
951 -  ``E`` - big endian
952 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
953 -  ``p1:32:32:32`` - 32-bit pointers with 32-bit alignment for address
954    space 1
955 -  ``p2:16:32:32`` - 16-bit pointers with 32-bit alignment for address
956    space 2
957 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
958 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
959 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
960 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
961 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
962    alignment of 64-bits
963 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
964 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
965 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
966 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
967 -  ``a0:0:1`` - aggregates are 8-bit aligned
968 -  ``s0:64:64`` - stack objects are 64-bit aligned
969
970 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
971 following rules:
972
973 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
974    that specification is used.
975 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
976    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
977    sought type is used. If none of the specifications are larger than
978    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
979    given the default specifications above, the i7 type will use the
980    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
981    alignment of i64 (largest specified).
982 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
983    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
984    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
985    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
986
987 The function of the data layout string may not be what you expect.
988 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
989 the code generator should use.
990
991 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
992 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
993 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
994 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
995 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
996 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
997 that require precise layout information, but this also prevents those
998 optimizations from introducing target specificity into the IR.
999
1000 .. _pointeraliasing:
1001
1002 Pointer Aliasing Rules
1003 ----------------------
1004
1005 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1006 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1007 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1008 to the following rules:
1009
1010 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1011    value it is *based* on.
1012 -  An address of a global variable is associated with the address range
1013    of the variable's storage.
1014 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1015    address range of the allocated storage.
1016 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1017    address.
1018 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1019    a function not defined within LLVM may be associated with address
1020    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1021    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1022    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1023
1024 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1025 following rules:
1026
1027 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1028    on the first operand of the ``getelementptr``.
1029 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1030    ``bitcast``.
1031 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1032    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1033    the pointer's value.
1034 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1035
1036 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1037 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1038
1039 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1040 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1041 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1042 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1043 alignment of the store.
1044
1045 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1046 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1047 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1048 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1049 alias analysis.
1050
1051 .. _volatile:
1052
1053 Volatile Memory Accesses
1054 ------------------------
1055
1056 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1057 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1058 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1059 volatile operations or change their order of execution relative to other
1060 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1061 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1062 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1063
1064 .. _memmodel:
1065
1066 Memory Model for Concurrent Operations
1067 --------------------------------------
1068
1069 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1070 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1071 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1072 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1073
1074 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1075
1076 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1077 that
1078
1079 -  Is a superset of single-thread program order, and
1080 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1081    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1082    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1083    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1084    Constraints <ordering>`).
1085
1086 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1087 between a thread and signals executing inside that thread.
1088
1089 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1090 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1091 (defined) write operations (store instructions, atomic
1092 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1093 section, initialized globals are considered to have a write of the
1094 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1095 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1096 may see any write to the same byte, except:
1097
1098 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1099    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1100    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1101 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1102    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1103
1104 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1105
1106 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1107    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1108    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1109    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1110    synchronization.)
1111 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1112    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1113 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1114    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1115 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1116    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1117    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1118    constraints on how the choice is made.
1119 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1120
1121 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1122 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1123 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1124 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1125 than one instruction to read the series of bytes.
1126
1127 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1128 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1129 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1130 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1131 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1132 from an address, introducing a store can change a load that may see
1133 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1134
1135 .. _ordering:
1136
1137 Atomic Memory Ordering Constraints
1138 ----------------------------------
1139
1140 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1141 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1142 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1143 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1144 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1145 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1146 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1147 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1148 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1149 differently since they don't take an address. See that instruction's
1150 documentation for details.
1151
1152 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1153 :doc:`Atomics`.
1154
1155 ``unordered``
1156     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1157     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1158     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1159     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1160     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1161     to make them atomic in any interesting way.
1162 ``monotonic``
1163     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1164     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1165     address. All modification orders must be compatible with the
1166     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1167     orders can be combined to a global total order for the whole program
1168     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1169     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1170     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1171     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1172     happens before another atomic read of the same address, the later
1173     read must see the same value or a later value in the address's
1174     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1175     stronger) operations on the same address. If an address is written
1176     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1177     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1178     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1179     ``memory_order_relaxed``.
1180 ``acquire``
1181     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1182     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1183     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1184 ``release``
1185     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1186     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1187     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1188     complete description; see the C++0x definition of a release
1189     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1190     ``memory_order_release``.
1191 ``acq_rel`` (acquire+release)
1192     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1193     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1194 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1195     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1196     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1197     writes), there is a global total order on all
1198     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1199     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1200     modification orders of all the affected addresses. Each
1201     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1202     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1203     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1204
1205 .. _singlethread:
1206
1207 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1208 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1209 other operations running in the same thread (for example, in signal
1210 handlers).
1211
1212 .. _fastmath:
1213
1214 Fast-Math Flags
1215 ---------------
1216
1217 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1218 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1219 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1220 otherwise unsafe floating point operations
1221
1222 ``nnan``
1223    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1224    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1225    NaNs, but the value of the result is undefined.
1226
1227 ``ninf``
1228    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1229    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1230    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1231
1232 ``nsz``
1233    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1234    argument or result as insignificant.
1235
1236 ``arcp``
1237    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1238    argument rather than perform division.
1239
1240 ``fast``
1241    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1242    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1243    flag implies all the others.
1244
1245 .. _typesystem:
1246
1247 Type System
1248 ===========
1249
1250 The LLVM type system is one of the most important features of the
1251 intermediate representation. Being typed enables a number of
1252 optimizations to be performed on the intermediate representation
1253 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1254 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1255 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1256 not feasible to perform on normal three address code representations.
1257
1258 Type Classifications
1259 --------------------
1260
1261 The types fall into a few useful classifications:
1262
1263
1264 .. list-table::
1265    :header-rows: 1
1266
1267    * - Classification
1268      - Types
1269
1270    * - :ref:`integer <t_integer>`
1271      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1272        ``i64``, ...
1273
1274    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1275      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1276        ``ppc_fp128``
1277
1278
1279    * - first class
1280
1281        .. _t_firstclass:
1282
1283      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1284        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1285        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1286        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1287
1288    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1289      - :ref:`label <t_label>`,
1290        :ref:`void <t_void>`,
1291        :ref:`integer <t_integer>`,
1292        :ref:`floating point <t_floating>`,
1293        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1294        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1295
1296    * - :ref:`derived <t_derived>`
1297      - :ref:`array <t_array>`,
1298        :ref:`function <t_function>`,
1299        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1300        :ref:`structure <t_struct>`,
1301        :ref:`vector <t_vector>`,
1302        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1303
1304 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1305 Values of these types are the only ones which can be produced by
1306 instructions.
1307
1308 .. _t_primitive:
1309
1310 Primitive Types
1311 ---------------
1312
1313 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1314 system.
1315
1316 .. _t_integer:
1317
1318 Integer Type
1319 ^^^^^^^^^^^^
1320
1321 Overview:
1322 """""""""
1323
1324 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1325 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1326 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1327
1328 Syntax:
1329 """""""
1330
1331 ::
1332
1333       iN
1334
1335 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1336 value.
1337
1338 Examples:
1339 """""""""
1340
1341 +----------------+------------------------------------------------+
1342 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1343 +----------------+------------------------------------------------+
1344 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1345 +----------------+------------------------------------------------+
1346 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1347 +----------------+------------------------------------------------+
1348
1349 .. _t_floating:
1350
1351 Floating Point Types
1352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1353
1354 .. list-table::
1355    :header-rows: 1
1356
1357    * - Type
1358      - Description
1359
1360    * - ``half``
1361      - 16-bit floating point value
1362
1363    * - ``float``
1364      - 32-bit floating point value
1365
1366    * - ``double``
1367      - 64-bit floating point value
1368
1369    * - ``fp128``
1370      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1371
1372    * - ``x86_fp80``
1373      -  80-bit floating point value (X87)
1374
1375    * - ``ppc_fp128``
1376      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1377
1378 .. _t_x86mmx:
1379
1380 X86mmx Type
1381 ^^^^^^^^^^^
1382
1383 Overview:
1384 """""""""
1385
1386 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1387 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1388 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1389 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1390 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1391 of this type.
1392
1393 Syntax:
1394 """""""
1395
1396 ::
1397
1398       x86mmx
1399
1400 .. _t_void:
1401
1402 Void Type
1403 ^^^^^^^^^
1404
1405 Overview:
1406 """""""""
1407
1408 The void type does not represent any value and has no size.
1409
1410 Syntax:
1411 """""""
1412
1413 ::
1414
1415       void
1416
1417 .. _t_label:
1418
1419 Label Type
1420 ^^^^^^^^^^
1421
1422 Overview:
1423 """""""""
1424
1425 The label type represents code labels.
1426
1427 Syntax:
1428 """""""
1429
1430 ::
1431
1432       label
1433
1434 .. _t_metadata:
1435
1436 Metadata Type
1437 ^^^^^^^^^^^^^
1438
1439 Overview:
1440 """""""""
1441
1442 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1443 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1444
1445 Syntax:
1446 """""""
1447
1448 ::
1449
1450       metadata
1451
1452 .. _t_derived:
1453
1454 Derived Types
1455 -------------
1456
1457 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1458 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1459 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1460 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1461 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1462 as the element type of another array.
1463
1464 .. _t_aggregate:
1465
1466 Aggregate Types
1467 ^^^^^^^^^^^^^^^
1468
1469 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1470 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1471 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1472 aggregate types.
1473
1474 .. _t_array:
1475
1476 Array Type
1477 ^^^^^^^^^^
1478
1479 Overview:
1480 """""""""
1481
1482 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1483 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1484 elements) and an underlying data type.
1485
1486 Syntax:
1487 """""""
1488
1489 ::
1490
1491       [<# elements> x <elementtype>]
1492
1493 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1494 be any type with a size.
1495
1496 Examples:
1497 """""""""
1498
1499 +------------------+--------------------------------------+
1500 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1501 +------------------+--------------------------------------+
1502 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1503 +------------------+--------------------------------------+
1504 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1505 +------------------+--------------------------------------+
1506
1507 Here are some examples of multidimensional arrays:
1508
1509 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1510 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1511 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1512 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1513 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1514 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1515 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1516
1517 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1518 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1519 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1520 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1521 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1522 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1523 example.
1524
1525 .. _t_function:
1526
1527 Function Type
1528 ^^^^^^^^^^^^^
1529
1530 Overview:
1531 """""""""
1532
1533 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1534 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1535 of a function type is a first class type or a void type.
1536
1537 Syntax:
1538 """""""
1539
1540 ::
1541
1542       <returntype> (<parameter list>)
1543
1544 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1545 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1546 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1547 Variable argument functions can access their arguments with the
1548 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1549 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1550
1551 Examples:
1552 """""""""
1553
1554 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1555 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1556 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1557 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1558 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1559 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
1560 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1561 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1562 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1563
1564 .. _t_struct:
1565
1566 Structure Type
1567 ^^^^^^^^^^^^^^
1568
1569 Overview:
1570 """""""""
1571
1572 The structure type is used to represent a collection of data members
1573 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1574 a size.
1575
1576 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1577 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1578 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1579 '``insertvalue``' instructions.
1580
1581 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1582 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1583 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1584 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1585 required to match what the underlying code generator expects.
1586
1587 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1588 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1589 identified types are always defined at the top level with a name.
1590 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1591 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1592 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1593
1594 Syntax:
1595 """""""
1596
1597 ::
1598
1599       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1600       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1601
1602 Examples:
1603 """""""""
1604
1605 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1606 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1607 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1608 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
1609 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1610 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1611 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1612
1613 .. _t_opaque:
1614
1615 Opaque Structure Types
1616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1617
1618 Overview:
1619 """""""""
1620
1621 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1622 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1623 notion of a forward declared structure.
1624
1625 Syntax:
1626 """""""
1627
1628 ::
1629
1630       %X = type opaque
1631       %52 = type opaque
1632
1633 Examples:
1634 """""""""
1635
1636 +--------------+-------------------+
1637 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1638 +--------------+-------------------+
1639
1640 .. _t_pointer:
1641
1642 Pointer Type
1643 ^^^^^^^^^^^^
1644
1645 Overview:
1646 """""""""
1647
1648 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1649 commonly used to reference objects in memory.
1650
1651 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1652 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1653 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1654 are target-specific.
1655
1656 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1657 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1658
1659 Syntax:
1660 """""""
1661
1662 ::
1663
1664       <type> *
1665
1666 Examples:
1667 """""""""
1668
1669 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1670 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1671 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1672 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1673 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1674 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1675 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1676
1677 .. _t_vector:
1678
1679 Vector Type
1680 ^^^^^^^^^^^
1681
1682 Overview:
1683 """""""""
1684
1685 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1686 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1687 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1688 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1689 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1690
1691 Syntax:
1692 """""""
1693
1694 ::
1695
1696       < <# elements> x <elementtype> >
1697
1698 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1699 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1700 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1701
1702 Examples:
1703 """""""""
1704
1705 +-------------------+--------------------------------------------------+
1706 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1707 +-------------------+--------------------------------------------------+
1708 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1709 +-------------------+--------------------------------------------------+
1710 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1711 +-------------------+--------------------------------------------------+
1712 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1713 +-------------------+--------------------------------------------------+
1714
1715 Constants
1716 =========
1717
1718 LLVM has several different basic types of constants. This section
1719 describes them all and their syntax.
1720
1721 Simple Constants
1722 ----------------
1723
1724 **Boolean constants**
1725     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1726     of the ``i1`` type.
1727 **Integer constants**
1728     Standard integers (such as '4') are constants of the
1729     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1730     integer types.
1731 **Floating point constants**
1732     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1733     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1734     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1735     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1736     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1737     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1738     point <t_floating>` type.
1739 **Null pointer constants**
1740     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1741     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1742
1743 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1744 floating point constants. For example, the form
1745 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1746 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1747 constants are required (and the only time that they are generated by the
1748 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1749 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1750 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1751 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1752 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1753
1754 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1755 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1756 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1757 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1758 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1759 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1760 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1761 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1762 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1763 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
1764 supported target uses this format. Long doubles will only work if they
1765 match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
1766 (half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
1767 digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
1768
1769 There are no constants of type x86mmx.
1770
1771 Complex Constants
1772 -----------------
1773
1774 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1775 constants and smaller complex constants.
1776
1777 **Structure constants**
1778     Structure constants are represented with notation similar to
1779     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1780     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1781     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1782     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1783     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1784     must match those specified by the type.
1785 **Array constants**
1786     Array constants are represented with notation similar to array type
1787     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1788     square brackets (``[]``)). For example:
1789     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1790     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1791     match those specified by the type.
1792 **Vector constants**
1793     Vector constants are represented with notation similar to vector
1794     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1795     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1796     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1797     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1798     elements must match those specified by the type.
1799 **Zero initialization**
1800     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1801     value to zero of *any* type, including scalar and
1802     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1803     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1804     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1805 **Metadata node**
1806     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1807     type <t_metadata>`. For example:
1808     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1809     constants that are meant to be interpreted as part of the
1810     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1811     information such as debug info.
1812
1813 Global Variable and Function Addresses
1814 --------------------------------------
1815
1816 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1817 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1818 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1819 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1820 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1821 file:
1822
1823 .. code-block:: llvm
1824
1825     @X = global i32 17
1826     @Y = global i32 42
1827     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1828
1829 .. _undefvalues:
1830
1831 Undefined Values
1832 ----------------
1833
1834 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1835 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1836 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1837 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1838
1839 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1840 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1841 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1842 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1843
1844 .. code-block:: llvm
1845
1846       %A = add %X, undef
1847       %B = sub %X, undef
1848       %C = xor %X, undef
1849     Safe:
1850       %A = undef
1851       %B = undef
1852       %C = undef
1853
1854 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1855 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1856
1857 .. code-block:: llvm
1858
1859       %A = or %X, undef
1860       %B = and %X, undef
1861     Safe:
1862       %A = -1
1863       %B = 0
1864     Unsafe:
1865       %A = undef
1866       %B = undef
1867
1868 These logical operations have bits that are not always affected by the
1869 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1870 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1871 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1872 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1873 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1874 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1875 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1876 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1877
1878 .. code-block:: llvm
1879
1880       %A = select undef, %X, %Y
1881       %B = select undef, 42, %Y
1882       %C = select %X, %Y, undef
1883     Safe:
1884       %A = %X     (or %Y)
1885       %B = 42     (or %Y)
1886       %C = %Y
1887     Unsafe:
1888       %A = undef
1889       %B = undef
1890       %C = undef
1891
1892 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1893 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1894 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1895 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1896 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1897 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1898 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1899
1900 .. code-block:: llvm
1901
1902       %A = xor undef, undef
1903
1904       %B = undef
1905       %C = xor %B, %B
1906
1907       %D = undef
1908       %E = icmp lt %D, 4
1909       %F = icmp gte %D, 4
1910
1911     Safe:
1912       %A = undef
1913       %B = undef
1914       %C = undef
1915       %D = undef
1916       %E = undef
1917       %F = undef
1918
1919 This example points out that two '``undef``' operands are not
1920 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
1921 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
1922 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
1923 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
1924 its value over its "live range". This is true because the variable
1925 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
1926 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
1927 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
1928 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
1929 uses with" concept would not hold.
1930
1931 .. code-block:: llvm
1932
1933       %A = fdiv undef, %X
1934       %B = fdiv %X, undef
1935     Safe:
1936       %A = undef
1937     b: unreachable
1938
1939 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
1940 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
1941 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
1942 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
1943 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
1944 However, in the second example, we can make a more aggressive
1945 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
1946 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
1947 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
1948 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
1949 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
1950 optimizer can assume that it occurs in dead code.
1951
1952 .. code-block:: llvm
1953
1954     a:  store undef -> %X
1955     b:  store %X -> undef
1956     Safe:
1957     a: <deleted>
1958     b: unreachable
1959
1960 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
1961 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
1962 value is overwritten with bits that happen to match what was already
1963 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
1964 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
1965
1966 .. _poisonvalues:
1967
1968 Poison Values
1969 -------------
1970
1971 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
1972 they also represent the fact that an instruction or constant expression
1973 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
1974 which results in undefined behavior.
1975
1976 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
1977 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
1978 the ``nsw`` flag.
1979
1980 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
1981
1982 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
1983 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
1984    their dynamic predecessor basic block.
1985 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
1986    in the dynamic callers of their functions.
1987 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
1988    instructions that dynamically transfer control back to them.
1989 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
1990    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
1991    call instructions that dynamically transfer control back to them.
1992 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
1993    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
1994    (including loads and stores implied by intrinsics such as
1995    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
1996 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
1997    most recent preceding instruction with externally visible side
1998    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
1999    operations <volatile>`.)
2000 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2001    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2002    multiple successors and the instruction is always executed when
2003    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2004    when control is transferred to another.
2005 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2006    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2007    be different if the terminator had transferred control to a different
2008    successor.
2009 -  Dependence is transitive.
2010
2011 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2012 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2013 on a poison value has undefined behavior.
2014
2015 Here are some examples:
2016
2017 .. code-block:: llvm
2018
2019     entry:
2020       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2021       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2022       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2023       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2024
2025       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2026       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2027
2028       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2029
2030       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2031       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2032       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2033       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2034
2035       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2036       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2037
2038     true:
2039       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2040                                            ; it has undefined behavior.
2041       br label %end
2042
2043     end:
2044       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2045                                            ; Both edges into this PHI are
2046                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2047                                            ; always results in a poison value.
2048
2049       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2050                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2051                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2052
2053       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2054                                            ; The same branch again, but this time the
2055                                            ; true block doesn't have side effects.
2056
2057     second_true:
2058       ; No side effects!
2059       ret void
2060
2061     second_end:
2062       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2063                                            ; on the store in %end. Also, it is
2064                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2065                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2066                                            ; behavior in this example).
2067
2068 .. _blockaddress:
2069
2070 Addresses of Basic Blocks
2071 -------------------------
2072
2073 ``blockaddress(@function, %block)``
2074
2075 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2076 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2077 Taking the address of the entry block is illegal.
2078
2079 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2080 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2081 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2082 undefined behavior â€” though, again, comparison against null is ok, and
2083 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2084 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2085 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2086 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2087 instruction.
2088
2089 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2090 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2091
2092 Constant Expressions
2093 --------------------
2094
2095 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2096 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2097 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2098 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2099 The following is the syntax for constant expressions:
2100
2101 ``trunc (CST to TYPE)``
2102     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2103     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2104 ``zext (CST to TYPE)``
2105     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2106     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2107 ``sext (CST to TYPE)``
2108     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2109     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2110 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2111     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2112     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2113     must be floating point.
2114 ``fpext (CST to TYPE)``
2115     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2116     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2117     floating point.
2118 ``fptoui (CST to TYPE)``
2119     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2120     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2121     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2122     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2123     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2124 ``fptosi (CST to TYPE)``
2125     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2126     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2127     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2128     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2129     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2130 ``uitofp (CST to TYPE)``
2131     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2132     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2133     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2134     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2135     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2136 ``sitofp (CST to TYPE)``
2137     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2138     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2139     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2140     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2141     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2142 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2143     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2144     constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2145     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2146     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2147 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2148     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2149     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2150     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2151     This one is *really* dangerous!
2152 ``bitcast (CST to TYPE)``
2153     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2154     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2155     instruction <i_bitcast>`.
2156 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2157     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2158     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2159     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2160     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2161 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2162     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2163 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2164     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2165 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2166     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2167 ``extractelement (VAL, IDX)``
2168     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2169     constants.
2170 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2171     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2172     constants.
2173 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2174     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2175     constants.
2176 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2177     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2178     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2179     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2180     least one index value must be specified.
2181 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2182     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2183     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2184     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2185     value must be specified.
2186 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2187     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2188     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2189     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2190     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2191     operations on floating point values are allowed).
2192
2193 Other Values
2194 ============
2195
2196 Inline Assembler Expressions
2197 ----------------------------
2198
2199 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2200 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2201 value represents the inline assembler as a string (containing the
2202 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2203 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2204 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2205 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2206 assembler expression is:
2207
2208 .. code-block:: llvm
2209
2210     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2211
2212 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2213 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2214 Thus, typically we have:
2215
2216 .. code-block:: llvm
2217
2218     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2219
2220 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2221 marked as having side effects. This is done through the use of the
2222 '``sideeffect``' keyword, like so:
2223
2224 .. code-block:: llvm
2225
2226     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2227
2228 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2229 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2230 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2231 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2232 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2233 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2234
2235 .. code-block:: llvm
2236
2237     call void asm alignstack "eieio", ""()
2238
2239 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2240 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2241 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2242 the only supported dialects. An example is:
2243
2244 .. code-block:: llvm
2245
2246     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2247
2248 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2249 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2250 keyword last.
2251
2252 Inline Asm Metadata
2253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2254
2255 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2256 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2257 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2258 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2259 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2260 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2261 it. For example:
2262
2263 .. code-block:: llvm
2264
2265     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2266     ...
2267     !42 = !{ i32 1234567 }
2268
2269 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2270 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2271 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2272 occurs on.
2273
2274 .. _metadata:
2275
2276 Metadata Nodes and Metadata Strings
2277 -----------------------------------
2278
2279 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2280 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2281 code generator. One example application of metadata is source-level
2282 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2283 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2284 preceding exclamation point ('``!``').
2285
2286 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2287 contain any character by escaping non-printable characters with
2288 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2289 "``!"test\00"``".
2290
2291 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2292 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2293 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2294 their operand. For example:
2295
2296 .. code-block:: llvm
2297
2298     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2299
2300 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2301 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2302 example:
2303
2304 .. code-block:: llvm
2305
2306     !foo =  metadata !{!4, !3}
2307
2308 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2309 function is using two metadata arguments:
2310
2311 .. code-block:: llvm
2312
2313     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2314
2315 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2316 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2317
2318 .. code-block:: llvm
2319
2320     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2321
2322 More information about specific metadata nodes recognized by the
2323 optimizers and code generator is found below.
2324
2325 '``tbaa``' Metadata
2326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2327
2328 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2329 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2330 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2331 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2332 custom alias analysis behavior for other languages.
2333
2334 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2335 to three fields, e.g.:
2336
2337 .. code-block:: llvm
2338
2339     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2340     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2341     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2342     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2343
2344 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2345 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2346 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2347 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2348 common names.
2349
2350 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2351 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2352 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2353 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2354 from multiple front-ends is handled conservatively.
2355
2356 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2357 indicates that the type is "constant" (meaning
2358 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2359 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2360
2361 '``tbaa.struct``' Metadata
2362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2363
2364 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2365 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2366 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2367 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2368 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2369 of the aggregate.
2370
2371 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2372 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2373
2374 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2375 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2376 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2377 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2378 its tbaa tag. e.g.:
2379
2380 .. code-block:: llvm
2381
2382     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2383
2384 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2385 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2386 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2387
2388 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2389 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2390 does not carry useful data and need not be preserved.
2391
2392 '``fpmath``' Metadata
2393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2394
2395 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2396 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2397 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2398 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2399 it. ULP is defined as follows:
2400
2401     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2402     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2403     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2404     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2405     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2406
2407 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2408 number representing the maximum relative error, for example:
2409
2410 .. code-block:: llvm
2411
2412     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2413
2414 '``range``' Metadata
2415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2416
2417 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2418 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2419 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2420 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2421 pair has the following properties:
2422
2423 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2424 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2425 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2426 -  The range is allowed to wrap.
2427 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2428    ``a!=b``.
2429
2430 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2431 they must be non-contiguous.
2432
2433 Examples:
2434
2435 .. code-block:: llvm
2436
2437       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2438       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2439       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2440       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2441     ...
2442     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2443     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2444     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2445     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2446
2447 Module Flags Metadata
2448 =====================
2449
2450 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2451 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2452 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2453 this. These flags are in the form of key / value pairs â€” much like a
2454 dictionary â€” making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2455 look it up.
2456
2457 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2458 Each triplet has the following form:
2459
2460 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2461    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2462    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2463    described below.
2464 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2465    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2466    including entries with the **Require** behavior).
2467 -  The third element is the value of the flag.
2468
2469 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2470 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2471 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2472 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2473 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2474 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2475
2476 The following behaviors are supported:
2477
2478 .. list-table::
2479    :header-rows: 1
2480    :widths: 10 90
2481
2482    * - Value
2483      - Behavior
2484
2485    * - 1
2486      - **Error**
2487            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2488            is that of the operands.
2489
2490    * - 2
2491      - **Warning**
2492            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2493            operand for the flag from the first module being linked.
2494
2495    * - 3
2496      - **Require**
2497            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2498            specified value after linking is performed. The value must be a
2499            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2500            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2501            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2502            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2503            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2504
2505    * - 4
2506      - **Override**
2507            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2508            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2509            differ, an error will be emitted.
2510
2511    * - 5
2512      - **Append**
2513            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2514
2515    * - 6
2516      - **AppendUnique**
2517            Appends the two values, which are required to be metadata
2518            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2519            during the append operation.
2520
2521 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2522 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2523 value) or **Override**.
2524
2525 An example of module flags:
2526
2527 .. code-block:: llvm
2528
2529     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2530     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2531     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2532     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2533       metadata !{
2534         metadata !"foo", i32 1
2535       }
2536     }
2537     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2538
2539 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2540    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2541    values are not equal.
2542
2543 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2544    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2545    '37'.
2546
2547 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2548    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2549    warning if their values are not equal.
2550
2551 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2552
2553    ::
2554
2555        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2556
2557    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2558    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2559    performed.
2560
2561 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2562 ----------------------------------------------------
2563
2564 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2565 collection in a special section called "image info". The metadata
2566 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2567 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2568 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2569 be merged rather than appended together.
2570
2571 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2572 following key-value pairs:
2573
2574 .. list-table::
2575    :header-rows: 1
2576    :widths: 30 70
2577
2578    * - Key
2579      - Value
2580
2581    * - ``Objective-C Version``
2582      - **[Required]** â€” The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2583
2584    * - ``Objective-C Image Info Version``
2585      - **[Required]** â€” The version of the image info section. Currently
2586        always 0.
2587
2588    * - ``Objective-C Image Info Section``
2589      - **[Required]** â€” The section to place the metadata. Valid values are
2590        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2591        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2592        Objective-C ABI version 2.
2593
2594    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2595      - **[Required]** â€” Specifies whether garbage collection is supported or
2596        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2597        collection supported.
2598
2599    * - ``Objective-C GC Only``
2600      - **[Optional]** â€” Specifies that only garbage collection is supported.
2601        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2602        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2603
2604 Some important flag interactions:
2605
2606 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2607    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2608    2, then the resulting module has the
2609    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2610 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2611    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2612
2613 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2614 --------------------------------------------
2615
2616 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2617 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2618 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2619 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2620
2621 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2622 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2623 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2624 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2625 list of metadata strings defining linker options.
2626
2627 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2628 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2629 framework::
2630
2631     !0 = metadata !{ i32 6, "Linker Options", 
2632        metadata !{
2633           !metadata { metadata !"-lz" },
2634           !metadata { metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2635     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2636
2637 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2638 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2639 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2640 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2641 assembly writer or object file emitter.
2642
2643 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2644 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2645 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2646
2647 Intrinsic Global Variables
2648 ==========================
2649
2650 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2651 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2652 All globals of this sort should have a section specified as
2653 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2654 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2655
2656 The '``llvm.used``' Global Variable
2657 -----------------------------------
2658
2659 The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
2660 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2661 pointers to global variables and functions which may optionally have a
2662 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2663 use of it is:
2664
2665 .. code-block:: llvm
2666
2667     @X = global i8 4
2668     @Y = global i32 123
2669
2670     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2671        i8* @X,
2672        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2673     ], section "llvm.metadata"
2674
2675 If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
2676 compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
2677 there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
2678 variable has internal linkage and no references other than that from the
2679 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
2680 represent references from inline asms and other things the compiler
2681 cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2682
2683 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2684 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2685 molesting the symbol.
2686
2687 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2688 --------------------------------------------
2689
2690 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2691 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2692 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2693 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2694 by ``@llvm.used``.
2695
2696 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2697 and should not be exposed to source languages.
2698
2699 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2700 -------------------------------------------
2701
2702 .. code-block:: llvm
2703
2704     %0 = type { i32, void ()* }
2705     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2706
2707 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2708 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2709 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2710 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2711 is not defined.
2712
2713 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2714 -------------------------------------------
2715
2716 .. code-block:: llvm
2717
2718     %0 = type { i32, void ()* }
2719     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2720
2721 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2722 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2723 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2724 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2725 defined.
2726
2727 Instruction Reference
2728 =====================
2729
2730 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2731 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2732 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2733 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2734 :ref:`other instructions <otherops>`.
2735
2736 .. _terminators:
2737
2738 Terminator Instructions
2739 -----------------------
2740
2741 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2742 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2743 block should be executed after the current block is finished. These
2744 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2745 control flow, not values (the one exception being the
2746 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2747
2748 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2749 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2750 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2751 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2752
2753 .. _i_ret:
2754
2755 '``ret``' Instruction
2756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2757
2758 Syntax:
2759 """""""
2760
2761 ::
2762
2763       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2764       ret void                 ; Return from void function
2765
2766 Overview:
2767 """""""""
2768
2769 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2770 a value) from a function back to the caller.
2771
2772 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2773 value and then causes control flow, and one that just causes control
2774 flow to occur.
2775
2776 Arguments:
2777 """"""""""
2778
2779 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2780 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2781 class <t_firstclass>`' type.
2782
2783 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2784 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2785 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2786 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2787 value.
2788
2789 Semantics:
2790 """"""""""
2791
2792 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
2793 the calling function's context. If the caller is a
2794 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
2795 instruction after the call. If the caller was an
2796 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
2797 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
2798 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
2799 value.
2800
2801 Example:
2802 """"""""
2803
2804 .. code-block:: llvm
2805
2806       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
2807       ret void                        ; Return from a void function
2808       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
2809
2810 .. _i_br:
2811
2812 '``br``' Instruction
2813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2814
2815 Syntax:
2816 """""""
2817
2818 ::
2819
2820       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
2821       br label <dest>          ; Unconditional branch
2822
2823 Overview:
2824 """""""""
2825
2826 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
2827 different basic block in the current function. There are two forms of
2828 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
2829 unconditional branch.
2830
2831 Arguments:
2832 """"""""""
2833
2834 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
2835 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
2836 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
2837
2838 Semantics:
2839 """"""""""
2840
2841 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
2842 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
2843 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
2844 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
2845
2846 Example:
2847 """"""""
2848
2849 .. code-block:: llvm
2850
2851     Test:
2852       %cond = icmp eq i32 %a, %b
2853       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
2854     IfEqual:
2855       ret i32 1
2856     IfUnequal:
2857       ret i32 0
2858
2859 .. _i_switch:
2860
2861 '``switch``' Instruction
2862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2863
2864 Syntax:
2865 """""""
2866
2867 ::
2868
2869       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
2870
2871 Overview:
2872 """""""""
2873
2874 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
2875 several different places. It is a generalization of the '``br``'
2876 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
2877 destinations.
2878
2879 Arguments:
2880 """"""""""
2881
2882 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
2883 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
2884 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
2885 is not allowed to contain duplicate constant entries.
2886
2887 Semantics:
2888 """"""""""
2889
2890 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
2891 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
2892 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
2893 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
2894 to the default destination.
2895
2896 Implementation:
2897 """""""""""""""
2898
2899 Depending on properties of the target machine and the particular
2900 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
2901 different ways. For example, it could be generated as a series of
2902 chained conditional branches or with a lookup table.
2903
2904 Example:
2905 """"""""
2906
2907 .. code-block:: llvm
2908
2909      ; Emulate a conditional br instruction
2910      %Val = zext i1 %value to i32
2911      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
2912
2913      ; Emulate an unconditional br instruction
2914      switch i32 0, label %dest [ ]
2915
2916      ; Implement a jump table:
2917      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
2918                                          i32 1, label %onone
2919                                          i32 2, label %ontwo ]
2920
2921 .. _i_indirectbr:
2922
2923 '``indirectbr``' Instruction
2924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2925
2926 Syntax:
2927 """""""
2928
2929 ::
2930
2931       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
2932
2933 Overview:
2934 """""""""
2935
2936 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
2937 label within the current function, whose address is specified by
2938 "``address``". Address must be derived from a
2939 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
2940
2941 Arguments:
2942 """"""""""
2943
2944 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
2945 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
2946 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
2947 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
2948
2949 This destination list is required so that dataflow analysis has an
2950 accurate understanding of the CFG.
2951
2952 Semantics:
2953 """"""""""
2954
2955 Control transfers to the block specified in the address argument. All
2956 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
2957 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
2958 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
2959
2960 Implementation:
2961 """""""""""""""
2962
2963 This is typically implemented with a jump through a register.
2964
2965 Example:
2966 """"""""
2967
2968 .. code-block:: llvm
2969
2970      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
2971
2972 .. _i_invoke:
2973
2974 '``invoke``' Instruction
2975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2976
2977 Syntax:
2978 """""""
2979
2980 ::
2981
2982       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
2983                     to label <normal label> unwind label <exception label>
2984
2985 Overview:
2986 """""""""
2987
2988 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
2989 function, with the possibility of control flow transfer to either the
2990 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
2991 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
2992 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
2993 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
2994 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
2995 nearest "exception" label.
2996
2997 The '``exception``' label is a `landing
2998 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
2999 '``exception``' label is required to have the
3000 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3001 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3002 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3003 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3004 instruction, so that the important information contained within the
3005 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3006
3007 Arguments:
3008 """"""""""
3009
3010 This instruction requires several arguments:
3011
3012 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3013    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3014    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3015 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3016    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3017    are valid here.
3018 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3019    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3020    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3021    branching off an arbitrary pointer to function value.
3022 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3023    function to be invoked.
3024 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3025    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3026    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3027    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3028    extra arguments can be specified.
3029 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3030    executes a '``ret``' instruction.
3031 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3032    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3033    mechanism.
3034 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3035    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3036    attributes are valid here.
3037
3038 Semantics:
3039 """"""""""
3040
3041 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3042 instruction in most regards. The primary difference is that it
3043 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3044 library to unwind the stack.
3045
3046 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3047 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3048 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3049 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3050
3051 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3052 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3053 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3054 return value is available.
3055
3056 Example:
3057 """"""""
3058
3059 .. code-block:: llvm
3060
3061       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3062                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3063       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3064                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3065
3066 .. _i_resume:
3067
3068 '``resume``' Instruction
3069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3070
3071 Syntax:
3072 """""""
3073
3074 ::
3075
3076       resume <type> <value>
3077
3078 Overview:
3079 """""""""
3080
3081 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3082 successors.
3083
3084 Arguments:
3085 """"""""""
3086
3087 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3088 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3089 function.
3090
3091 Semantics:
3092 """"""""""
3093
3094 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3095 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3096 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3097
3098 Example:
3099 """"""""
3100
3101 .. code-block:: llvm
3102
3103       resume { i8*, i32 } %exn
3104
3105 .. _i_unreachable:
3106
3107 '``unreachable``' Instruction
3108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3109
3110 Syntax:
3111 """""""
3112
3113 ::
3114
3115       unreachable
3116
3117 Overview:
3118 """""""""
3119
3120 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3121 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3122 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3123 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3124
3125 Semantics:
3126 """"""""""
3127
3128 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3129
3130 .. _binaryops:
3131
3132 Binary Operations
3133 -----------------
3134
3135 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3136 They require two operands of the same type, execute an operation on
3137 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3138 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3139 result value has the same type as its operands.
3140
3141 There are several different binary operators:
3142
3143 .. _i_add:
3144
3145 '``add``' Instruction
3146 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3147
3148 Syntax:
3149 """""""
3150
3151 ::
3152
3153       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3154       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3155       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3156       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3157
3158 Overview:
3159 """""""""
3160
3161 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3162
3163 Arguments:
3164 """"""""""
3165
3166 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3167 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3168 arguments must have identical types.
3169
3170 Semantics:
3171 """"""""""
3172
3173 The value produced is the integer sum of the two operands.
3174
3175 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3176 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3177 the result.
3178
3179 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3180 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3181
3182 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3183 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3184 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3185 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3186
3187 Example:
3188 """"""""
3189
3190 .. code-block:: llvm
3191
3192       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3193
3194 .. _i_fadd:
3195
3196 '``fadd``' Instruction
3197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3198
3199 Syntax:
3200 """""""
3201
3202 ::
3203
3204       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3205
3206 Overview:
3207 """""""""
3208
3209 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3210
3211 Arguments:
3212 """"""""""
3213
3214 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3215 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3216 Both arguments must have identical types.
3217
3218 Semantics:
3219 """"""""""
3220
3221 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3222 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3223 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3224 optimizations:
3225
3226 Example:
3227 """"""""
3228
3229 .. code-block:: llvm
3230
3231       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3232
3233 '``sub``' Instruction
3234 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3235
3236 Syntax:
3237 """""""
3238
3239 ::
3240
3241       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3242       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3243       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3244       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3245
3246 Overview:
3247 """""""""
3248
3249 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3250
3251 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3252 instruction present in most other intermediate representations.
3253
3254 Arguments:
3255 """"""""""
3256
3257 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3258 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3259 arguments must have identical types.
3260
3261 Semantics:
3262 """"""""""
3263
3264 The value produced is the integer difference of the two operands.
3265
3266 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3267 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3268 the result.
3269
3270 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3271 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3272
3273 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3274 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3275 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3276 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3277
3278 Example:
3279 """"""""
3280
3281 .. code-block:: llvm
3282
3283       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3284       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3285
3286 .. _i_fsub:
3287
3288 '``fsub``' Instruction
3289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3290
3291 Syntax:
3292 """""""
3293
3294 ::
3295
3296       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3297
3298 Overview:
3299 """""""""
3300
3301 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3302
3303 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3304 instruction present in most other intermediate representations.
3305
3306 Arguments:
3307 """"""""""
3308
3309 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3310 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3311 Both arguments must have identical types.
3312
3313 Semantics:
3314 """"""""""
3315
3316 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3317 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3318 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3319 unsafe floating point optimizations:
3320
3321 Example:
3322 """"""""
3323
3324 .. code-block:: llvm
3325
3326       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3327       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3328
3329 '``mul``' Instruction
3330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3331
3332 Syntax:
3333 """""""
3334
3335 ::
3336
3337       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3338       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3339       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3340       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3341
3342 Overview:
3343 """""""""
3344
3345 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3346
3347 Arguments:
3348 """"""""""
3349
3350 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3351 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3352 arguments must have identical types.
3353
3354 Semantics:
3355 """"""""""
3356
3357 The value produced is the integer product of the two operands.
3358
3359 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3360 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3361 bit width of the result.
3362
3363 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3364 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3365 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3366 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3367 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3368 product.
3369
3370 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3371 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3372 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3373 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3374
3375 Example:
3376 """"""""
3377
3378 .. code-block:: llvm
3379
3380       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3381
3382 .. _i_fmul:
3383
3384 '``fmul``' Instruction
3385 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3386
3387 Syntax:
3388 """""""
3389
3390 ::
3391
3392       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3393
3394 Overview:
3395 """""""""
3396
3397 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3398
3399 Arguments:
3400 """"""""""
3401
3402 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3403 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3404 Both arguments must have identical types.
3405
3406 Semantics:
3407 """"""""""
3408
3409 The value produced is the floating point product of the two operands.
3410 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3411 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3412 unsafe floating point optimizations:
3413
3414 Example:
3415 """"""""
3416
3417 .. code-block:: llvm
3418
3419       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3420
3421 '``udiv``' Instruction
3422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3423
3424 Syntax:
3425 """""""
3426
3427 ::
3428
3429       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3430       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3431
3432 Overview:
3433 """""""""
3434
3435 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3436
3437 Arguments:
3438 """"""""""
3439
3440 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3441 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3442 arguments must have identical types.
3443
3444 Semantics:
3445 """"""""""
3446
3447 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3448
3449 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3450 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3451
3452 Division by zero leads to undefined behavior.
3453
3454 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3455 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3456 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3457
3458 Example:
3459 """"""""
3460
3461 .. code-block:: llvm
3462
3463       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3464
3465 '``sdiv``' Instruction
3466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3467
3468 Syntax:
3469 """""""
3470
3471 ::
3472
3473       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3474       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3475
3476 Overview:
3477 """""""""
3478
3479 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3480
3481 Arguments:
3482 """"""""""
3483
3484 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3485 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3486 arguments must have identical types.
3487
3488 Semantics:
3489 """"""""""
3490
3491 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3492 rounded towards zero.
3493
3494 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3495 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3496
3497 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3498 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3499 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3500
3501 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3502 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3503
3504 Example:
3505 """"""""
3506
3507 .. code-block:: llvm
3508
3509       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3510
3511 .. _i_fdiv:
3512
3513 '``fdiv``' Instruction
3514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3515
3516 Syntax:
3517 """""""
3518
3519 ::
3520
3521       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3522
3523 Overview:
3524 """""""""
3525
3526 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3527
3528 Arguments:
3529 """"""""""
3530
3531 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3532 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3533 Both arguments must have identical types.
3534
3535 Semantics:
3536 """"""""""
3537
3538 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3539 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3540 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3541 unsafe floating point optimizations:
3542
3543 Example:
3544 """"""""
3545
3546 .. code-block:: llvm
3547
3548       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3549
3550 '``urem``' Instruction
3551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3552
3553 Syntax:
3554 """""""
3555
3556 ::
3557
3558       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3559
3560 Overview:
3561 """""""""
3562
3563 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3564 division of its two arguments.
3565
3566 Arguments:
3567 """"""""""
3568
3569 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3570 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3571 arguments must have identical types.
3572
3573 Semantics:
3574 """"""""""
3575
3576 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3577 This instruction always performs an unsigned division to get the
3578 remainder.
3579
3580 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3581 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3582
3583 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3584
3585 Example:
3586 """"""""
3587
3588 .. code-block:: llvm
3589
3590       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3591
3592 '``srem``' Instruction
3593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3594
3595 Syntax:
3596 """""""
3597
3598 ::
3599
3600       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3601
3602 Overview:
3603 """""""""
3604
3605 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3606 division of its two operands. This instruction can also take
3607 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3608 must be integers.
3609
3610 Arguments:
3611 """"""""""
3612
3613 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3614 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3615 arguments must have identical types.
3616
3617 Semantics:
3618 """"""""""
3619
3620 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3621 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3622 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3623 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3624 difference, see `The Math
3625 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3626 table of how this is implemented in various languages, please see
3627 `Wikipedia: modulo
3628 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3629
3630 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3631 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3632
3633 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3634 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3635 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3636 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3637 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3638 result of the division and the remainder.)
3639
3640 Example:
3641 """"""""
3642
3643 .. code-block:: llvm
3644
3645       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3646
3647 .. _i_frem:
3648
3649 '``frem``' Instruction
3650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3651
3652 Syntax:
3653 """""""
3654
3655 ::
3656
3657       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3658
3659 Overview:
3660 """""""""
3661
3662 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3663 its two operands.
3664
3665 Arguments:
3666 """"""""""
3667
3668 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3669 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3670 Both arguments must have identical types.
3671
3672 Semantics:
3673 """"""""""
3674
3675 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3676 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3677 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3678 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3679
3680 Example:
3681 """"""""
3682
3683 .. code-block:: llvm
3684
3685       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3686
3687 .. _bitwiseops:
3688
3689 Bitwise Binary Operations
3690 -------------------------
3691
3692 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3693 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3694 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3695 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3696 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3697
3698 '``shl``' Instruction
3699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3700
3701 Syntax:
3702 """""""
3703
3704 ::
3705
3706       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3707       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3708       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3709       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3710
3711 Overview:
3712 """""""""
3713
3714 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3715 a specified number of bits.
3716
3717 Arguments:
3718 """"""""""
3719
3720 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3721 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3722 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3723
3724 Semantics:
3725 """"""""""
3726
3727 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3728 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3729 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3730 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3731 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3732 in ``op2``.
3733
3734 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3735 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3736 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3737 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3738 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3739 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3740 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3741
3742 Example:
3743 """"""""
3744
3745 .. code-block:: llvm
3746
3747       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3748       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3749       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3750       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3751       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3752
3753 '``lshr``' Instruction
3754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3755
3756 Syntax:
3757 """""""
3758
3759 ::
3760
3761       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3762       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3763
3764 Overview:
3765 """""""""
3766
3767 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3768 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3769
3770 Arguments:
3771 """"""""""
3772
3773 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3774 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3775 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3776
3777 Semantics:
3778 """"""""""
3779
3780 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3781 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3782 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3783 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3784 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3785 corresponding shift amount in ``op2``.
3786
3787 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
3788 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3789 non-zero.
3790
3791 Example:
3792 """"""""
3793
3794 .. code-block:: llvm
3795
3796       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3797       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3798       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3799       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
3800       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
3801       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
3802
3803 '``ashr``' Instruction
3804 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3805
3806 Syntax:
3807 """""""
3808
3809 ::
3810
3811       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3812       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3813
3814 Overview:
3815 """""""""
3816
3817 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
3818 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
3819 extension.
3820
3821 Arguments:
3822 """"""""""
3823
3824 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
3825 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3826 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3827
3828 Semantics:
3829 """"""""""
3830
3831 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
3832 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
3833 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3834 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3835 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3836 corresponding shift amount in ``op2``.
3837
3838 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
3839 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3840 non-zero.
3841
3842 Example:
3843 """"""""
3844
3845 .. code-block:: llvm
3846
3847       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3848       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3849       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3850       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
3851       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
3852       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
3853
3854 '``and``' Instruction
3855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3856
3857 Syntax:
3858 """""""
3859
3860 ::
3861
3862       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3863
3864 Overview:
3865 """""""""
3866
3867 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
3868 operands.
3869
3870 Arguments:
3871 """"""""""
3872
3873 The two arguments to the '``and``' instruction must be
3874 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3875 arguments must have identical types.
3876
3877 Semantics:
3878 """"""""""
3879
3880 The truth table used for the '``and``' instruction is:
3881
3882 +-----+-----+-----+
3883 | In0 | In1 | Out |
3884 +-----+-----+-----+
3885 |   0 |   0 |   0 |
3886 +-----+-----+-----+
3887 |   0 |   1 |   0 |
3888 +-----+-----+-----+
3889 |   1 |   0 |   0 |
3890 +-----+-----+-----+
3891 |   1 |   1 |   1 |
3892 +-----+-----+-----+
3893
3894 Example:
3895 """"""""
3896
3897 .. code-block:: llvm
3898
3899       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
3900       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
3901       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
3902
3903 '``or``' Instruction
3904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3905
3906 Syntax:
3907 """""""
3908
3909 ::
3910
3911       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3912
3913 Overview:
3914 """""""""
3915
3916 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
3917 two operands.
3918
3919 Arguments:
3920 """"""""""
3921
3922 The two arguments to the '``or``' instruction must be
3923 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3924 arguments must have identical types.
3925
3926 Semantics:
3927 """"""""""
3928
3929 The truth table used for the '``or``' instruction is:
3930
3931 +-----+-----+-----+
3932 | In0 | In1 | Out |
3933 +-----+-----+-----+
3934 |   0 |   0 |   0 |
3935 +-----+-----+-----+
3936 |   0 |   1 |   1 |
3937 +-----+-----+-----+
3938 |   1 |   0 |   1 |
3939 +-----+-----+-----+
3940 |   1 |   1 |   1 |
3941 +-----+-----+-----+
3942
3943 Example:
3944 """"""""
3945
3946 ::
3947
3948       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
3949       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
3950       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3951
3952 '``xor``' Instruction
3953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3954
3955 Syntax:
3956 """""""
3957
3958 ::
3959
3960       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3961
3962 Overview:
3963 """""""""
3964
3965 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
3966 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
3967 complement" operation, which is the "~" operator in C.
3968
3969 Arguments:
3970 """"""""""
3971
3972 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
3973 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3974 arguments must have identical types.
3975
3976 Semantics:
3977 """"""""""
3978
3979 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
3980
3981 +-----+-----+-----+
3982 | In0 | In1 | Out |
3983 +-----+-----+-----+
3984 |   0 |   0 |   0 |
3985 +-----+-----+-----+
3986 |   0 |   1 |   1 |
3987 +-----+-----+-----+
3988 |   1 |   0 |   1 |
3989 +-----+-----+-----+
3990 |   1 |   1 |   0 |
3991 +-----+-----+-----+
3992
3993 Example:
3994 """"""""
3995
3996 .. code-block:: llvm
3997
3998       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
3999       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4000       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4001       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4002
4003 Vector Operations
4004 -----------------
4005
4006 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4007 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4008 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4009 While LLVM does directly support these vector operations, many
4010 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4011 take full advantage of a specific target.
4012
4013 .. _i_extractelement:
4014
4015 '``extractelement``' Instruction
4016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4017
4018 Syntax:
4019 """""""
4020
4021 ::
4022
4023       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4024
4025 Overview:
4026 """""""""
4027
4028 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4029 from a vector at a specified index.
4030
4031 Arguments:
4032 """"""""""
4033
4034 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4035 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4036 the position from which to extract the element. The index may be a
4037 variable.
4038
4039 Semantics:
4040 """"""""""
4041
4042 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4043 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4044 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4045
4046 Example:
4047 """"""""
4048
4049 .. code-block:: llvm
4050
4051       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4052
4053 .. _i_insertelement:
4054
4055 '``insertelement``' Instruction
4056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4057
4058 Syntax:
4059 """""""
4060
4061 ::
4062
4063       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4064
4065 Overview:
4066 """""""""
4067
4068 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4069 vector at a specified index.
4070
4071 Arguments:
4072 """"""""""
4073
4074 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4075 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4076 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4077 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4078 index may be a variable.
4079
4080 Semantics:
4081 """"""""""
4082
4083 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4084 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4085 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4086 undefined.
4087
4088 Example:
4089 """"""""
4090
4091 .. code-block:: llvm
4092
4093       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4094
4095 .. _i_shufflevector:
4096
4097 '``shufflevector``' Instruction
4098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4099
4100 Syntax:
4101 """""""
4102
4103 ::
4104
4105       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4106
4107 Overview:
4108 """""""""
4109
4110 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4111 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4112 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4113
4114 Arguments:
4115 """"""""""
4116
4117 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4118 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4119 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4120 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4121 same as the element type of the first two operands.
4122
4123 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4124 constant integer or undef values.
4125
4126 Semantics:
4127 """"""""""
4128
4129 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4130 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4131 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4132 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4133 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4134 only one vector.
4135
4136 Example:
4137 """"""""
4138
4139 .. code-block:: llvm
4140
4141       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4142                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4143       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4144                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4145       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4146                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4147       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4148                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4149
4150 Aggregate Operations
4151 --------------------
4152
4153 LLVM supports several instructions for working with
4154 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4155
4156 .. _i_extractvalue:
4157
4158 '``extractvalue``' Instruction
4159 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4160
4161 Syntax:
4162 """""""
4163
4164 ::
4165
4166       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4167
4168 Overview:
4169 """""""""
4170
4171 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4172 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4173
4174 Arguments:
4175 """"""""""
4176
4177 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4178 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4179 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4180 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4181
4182 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4183
4184 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4185    omitted and assumed to be zero.
4186 -  At least one index must be specified.
4187 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4188
4189 Semantics:
4190 """"""""""
4191
4192 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4193 the index operands.
4194
4195 Example:
4196 """"""""
4197
4198 .. code-block:: llvm
4199
4200       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4201
4202 .. _i_insertvalue:
4203
4204 '``insertvalue``' Instruction
4205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4206
4207 Syntax:
4208 """""""
4209
4210 ::
4211
4212       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4213
4214 Overview:
4215 """""""""
4216
4217 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4218 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4219
4220 Arguments:
4221 """"""""""
4222
4223 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4224 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4225 a first-class value to insert. The following operands are constant
4226 indices indicating the position at which to insert the value in a
4227 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4228 to insert must have the same type as the value identified by the
4229 indices.
4230
4231 Semantics:
4232 """"""""""
4233
4234 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4235 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4236 indices is that of ``elt``.
4237
4238 Example:
4239 """"""""
4240
4241 .. code-block:: llvm
4242
4243       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4244       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4245       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4246
4247 .. _memoryops:
4248
4249 Memory Access and Addressing Operations
4250 ---------------------------------------
4251
4252 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4253 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4254 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4255 memory in LLVM.
4256
4257 .. _i_alloca:
4258
4259 '``alloca``' Instruction
4260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4261
4262 Syntax:
4263 """""""
4264
4265 ::
4266
4267       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4268
4269 Overview:
4270 """""""""
4271
4272 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4273 currently executing function, to be automatically released when this
4274 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4275 generic address space (address space zero).
4276
4277 Arguments:
4278 """"""""""
4279
4280 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4281 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4282 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4283 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4284 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4285 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4286 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4287 any convenient boundary compatible with the type.
4288
4289 '``type``' may be any sized type.
4290
4291 Semantics:
4292 """"""""""
4293
4294 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4295 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4296 memory is automatically released when the function returns. The
4297 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4298 variables that must have an address available. When the function returns
4299 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4300 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4301 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4302 is not specified.
4303
4304 Example:
4305 """"""""
4306
4307 .. code-block:: llvm
4308
4309       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4310       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4311       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4312       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4313
4314 .. _i_load:
4315
4316 '``load``' Instruction
4317 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4318
4319 Syntax:
4320 """""""
4321
4322 ::
4323
4324       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4325       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4326       !<index> = !{ i32 1 }
4327
4328 Overview:
4329 """""""""
4330
4331 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4332
4333 Arguments:
4334 """"""""""
4335
4336 The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
4337 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4338 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4339 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4340 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4341 operations <volatile>`.
4342
4343 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4344 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4345 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4346 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4347 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4348 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4349 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4350 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4351 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4352 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4353 any defined semantics for atomic loads.
4354
4355 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4356 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4357 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
4358 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4359 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4360 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4361 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4362
4363 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4364 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
4365 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4366 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4367 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4368 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4369 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4370
4371 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4372 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
4373 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4374 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4375 address points to memory which does not change value during program
4376 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4377 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4378
4379 Semantics:
4380 """"""""""
4381
4382 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4383 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4384 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4385 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4386 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4387 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4388 written using a store of the same type.
4389
4390 Examples:
4391 """""""""
4392
4393 .. code-block:: llvm
4394
4395       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4396       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4397       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4398
4399 .. _i_store:
4400
4401 '``store``' Instruction
4402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4403
4404 Syntax:
4405 """""""
4406
4407 ::
4408
4409       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4410       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4411
4412 Overview:
4413 """""""""
4414
4415 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4416
4417 Arguments:
4418 """"""""""
4419
4420 There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
4421 and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
4422 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4423 the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4424 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4425 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4426 operations <volatile>`.
4427
4428 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4429 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4430 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4431 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4432 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4433 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4434 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4435 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4436 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4437 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4438 have any defined semantics for atomic stores.
4439
4440 The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
4441 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4442 or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
4443 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4444 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4445 alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
4446 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4447 safe.
4448
4449 The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
4450 name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
4451 value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
4452 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4453 be reused in the cache. The code generator may select special
4454 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4455 x86.
4456
4457 Semantics:
4458 """"""""""
4459
4460 The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
4461 location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
4462 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4463 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4464 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4465 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4466 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4467 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4468
4469 Example:
4470 """"""""
4471
4472 .. code-block:: llvm
4473
4474       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4475       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4476       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4477
4478 .. _i_fence:
4479
4480 '``fence``' Instruction
4481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4482
4483 Syntax:
4484 """""""
4485
4486 ::
4487
4488       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4489
4490 Overview:
4491 """""""""
4492
4493 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4494 between operations.
4495
4496 Arguments:
4497 """"""""""
4498
4499 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4500 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4501 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4502
4503 Semantics:
4504 """"""""""
4505
4506 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4507 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4508 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4509 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4510 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4511 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4512 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4513 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4514 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4515 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4516 *happens-before* edge.
4517
4518 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4519 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4520 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4521
4522 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4523 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4524 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4525
4526 Example:
4527 """"""""
4528
4529 .. code-block:: llvm
4530
4531       fence acquire                          ; yields {void}
4532       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4533
4534 .. _i_cmpxchg:
4535
4536 '``cmpxchg``' Instruction
4537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4538
4539 Syntax:
4540 """""""
4541
4542 ::
4543
4544       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4545
4546 Overview:
4547 """""""""
4548
4549 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4550 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4551 equal, it stores a new value into the memory.
4552
4553 Arguments:
4554 """"""""""
4555
4556 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4557 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4558 address, and a new value to place at that address if the compared values
4559 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4560 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4561 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4562 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4563 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4564 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4565 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4566
4567 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4568 synchronizes with other atomic operations.
4569
4570 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4571 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4572 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4573 respect to all other code in the system.
4574
4575 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4576 equal to the size in memory of the operand.
4577
4578 Semantics:
4579 """"""""""
4580
4581 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4582 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4583 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4584 returned.
4585
4586 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4587 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4588 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4589 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4590
4591 Example:
4592 """"""""
4593
4594 .. code-block:: llvm
4595
4596     entry:
4597       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4598       br label %loop
4599
4600     loop:
4601       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4602       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4603       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4604       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4605       br i1 %success, label %done, label %loop
4606
4607     done:
4608       ...
4609
4610 .. _i_atomicrmw:
4611
4612 '``atomicrmw``' Instruction
4613 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4614
4615 Syntax:
4616 """""""
4617
4618 ::
4619
4620       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4621
4622 Overview:
4623 """""""""
4624
4625 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4626
4627 Arguments:
4628 """"""""""
4629
4630 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4631 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4632 operation. The operation must be one of the following keywords:
4633
4634 -  xchg
4635 -  add
4636 -  sub
4637 -  and
4638 -  nand
4639 -  or
4640 -  xor
4641 -  max
4642 -  min
4643 -  umax
4644 -  umin
4645
4646 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4647 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4648 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4649 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4650 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4651 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4652 operations <volatile>`.
4653
4654 Semantics:
4655 """"""""""
4656
4657 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4658 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4659 value at the location is returned. The modification is specified by the
4660 operation argument:
4661
4662 -  xchg: ``*ptr = val``
4663 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4664 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4665 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4666 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4667 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4668 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4669 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4670 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4671 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4672    comparison)
4673 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4674    comparison)
4675
4676 Example:
4677 """"""""
4678
4679 .. code-block:: llvm
4680
4681       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4682
4683 .. _i_getelementptr:
4684
4685 '``getelementptr``' Instruction
4686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4687
4688 Syntax:
4689 """""""
4690
4691 ::
4692
4693       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4694       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4695       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4696
4697 Overview:
4698 """""""""
4699
4700 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4701 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4702 address calculation only and does not access memory.
4703
4704 Arguments:
4705 """"""""""
4706
4707 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4708 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4709 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4710 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4711 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4712 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4713 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4714 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4715 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4716 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4717 would require loading the pointer before continuing calculation.
4718
4719 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4720 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4721 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4722 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4723 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4724 required to be constant. These integers are treated as signed values
4725 where relevant.
4726
4727 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4728 to LLVM:
4729
4730 .. code-block:: c
4731
4732     struct RT {
4733       char A;
4734       int B[10][20];
4735       char C;
4736     };
4737     struct ST {
4738       int X;
4739       double Y;
4740       struct RT Z;
4741     };
4742
4743     int *foo(struct ST *s) {
4744       return &s[1].Z.B[5][13];
4745     }
4746
4747 The LLVM code generated by Clang is:
4748
4749 .. code-block:: llvm
4750
4751     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4752     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4753
4754     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4755     entry:
4756       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4757       ret i32* %arrayidx
4758     }
4759
4760 Semantics:
4761 """"""""""
4762
4763 In the example above, the first index is indexing into the
4764 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4765 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4766 indexes into the third element of the structure, yielding a
4767 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4768 structure. The third index indexes into the second element of the
4769 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4770 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4771 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4772 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4773
4774 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4775 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4776 for the given testcase is equivalent to:
4777
4778 .. code-block:: llvm
4779
4780     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4781       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4782       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4783       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4784       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4785       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4786       ret i32* %t5
4787     }
4788
4789 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
4790 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
4791 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
4792 of the addresses that would be formed by successive addition of the
4793 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
4794 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
4795 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
4796 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
4797 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
4798 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
4799
4800 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
4801 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
4802 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
4803 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
4804 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
4805 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
4806 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
4807 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
4808 information.
4809
4810 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
4811 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
4812
4813 Example:
4814 """"""""
4815
4816 .. code-block:: llvm
4817
4818         ; yields [12 x i8]*:aptr
4819         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
4820         ; yields i8*:vptr
4821         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
4822         ; yields i8*:eptr
4823         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
4824         ; yields i32*:iptr
4825         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
4826
4827 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
4828 must be a vector with the same number of elements. For example:
4829
4830 .. code-block:: llvm
4831
4832      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
4833
4834 Conversion Operations
4835 ---------------------
4836
4837 The instructions in this category are the conversion instructions
4838 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
4839 various bit conversions on the operand.
4840
4841 '``trunc .. to``' Instruction
4842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4843
4844 Syntax:
4845 """""""
4846
4847 ::
4848
4849       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4850
4851 Overview:
4852 """""""""
4853
4854 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
4855
4856 Arguments:
4857 """"""""""
4858
4859 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
4860 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
4861 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4862 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
4863 types are not allowed.
4864
4865 Semantics:
4866 """"""""""
4867
4868 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
4869 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
4870 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
4871 It will always truncate bits.
4872
4873 Example:
4874 """"""""
4875
4876 .. code-block:: llvm
4877
4878       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
4879       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
4880       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
4881       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
4882
4883 '``zext .. to``' Instruction
4884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4885
4886 Syntax:
4887 """""""
4888
4889 ::
4890
4891       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4892
4893 Overview:
4894 """""""""
4895
4896 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
4897
4898 Arguments:
4899 """"""""""
4900
4901 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4902 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4903 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4904 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4905
4906 Semantics:
4907 """"""""""
4908
4909 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
4910 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
4911
4912 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
4913
4914 Example:
4915 """"""""
4916
4917 .. code-block:: llvm
4918
4919       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
4920       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
4921       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4922
4923 '``sext .. to``' Instruction
4924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4925
4926 Syntax:
4927 """""""
4928
4929 ::
4930
4931       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4932
4933 Overview:
4934 """""""""
4935
4936 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
4937
4938 Arguments:
4939 """"""""""
4940
4941 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4942 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4943 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4944 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4945
4946 Semantics:
4947 """"""""""
4948
4949 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
4950 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
4951 of the type ``ty2``.
4952
4953 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
4954
4955 Example:
4956 """"""""
4957
4958 .. code-block:: llvm
4959
4960       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
4961       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
4962       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4963
4964 '``fptrunc .. to``' Instruction
4965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4966
4967 Syntax:
4968 """""""
4969
4970 ::
4971
4972       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4973
4974 Overview:
4975 """""""""
4976
4977 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
4978
4979 Arguments:
4980 """"""""""
4981
4982 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4983 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
4984 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
4985 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
4986
4987 Semantics:
4988 """"""""""
4989
4990 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
4991 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
4992 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
4993 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
4994
4995 Example:
4996 """"""""
4997
4998 .. code-block:: llvm
4999
5000       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5001       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5002
5003 '``fpext .. to``' Instruction
5004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5005
5006 Syntax:
5007 """""""
5008
5009 ::
5010
5011       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5012
5013 Overview:
5014 """""""""
5015
5016 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5017 point value.
5018
5019 Arguments:
5020 """"""""""
5021
5022 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5023 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5024 to. The source type must be smaller than the destination type.
5025
5026 Semantics:
5027 """"""""""
5028
5029 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5030 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5031 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5032 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5033 *no-op cast* for a floating point cast.
5034
5035 Example:
5036 """"""""
5037
5038 .. code-block:: llvm
5039
5040       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5041       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5042
5043 '``fptoui .. to``' Instruction
5044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5045
5046 Syntax:
5047 """""""
5048
5049 ::
5050
5051       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5052
5053 Overview:
5054 """""""""
5055
5056 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5057 integer equivalent of type ``ty2``.
5058
5059 Arguments:
5060 """"""""""
5061
5062 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5063 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5064 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5065 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5066 type with the same number of elements as ``ty``
5067
5068 Semantics:
5069 """"""""""
5070
5071 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5072 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5073 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5074 are undefined.
5075
5076 Example:
5077 """"""""
5078
5079 .. code-block:: llvm
5080
5081       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5082       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5083       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5084
5085 '``fptosi .. to``' Instruction
5086 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5087
5088 Syntax:
5089 """""""
5090
5091 ::
5092
5093       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5094
5095 Overview:
5096 """""""""
5097
5098 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5099 ``value`` to type ``ty2``.
5100
5101 Arguments:
5102 """"""""""
5103
5104 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5105 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5106 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5107 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5108 type with the same number of elements as ``ty``
5109
5110 Semantics:
5111 """"""""""
5112
5113 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5114 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5115 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5116 are undefined.
5117
5118 Example:
5119 """"""""
5120
5121 .. code-block:: llvm
5122
5123       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5124       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5125       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5126
5127 '``uitofp .. to``' Instruction
5128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5129
5130 Syntax:
5131 """""""
5132
5133 ::
5134
5135       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5136
5137 Overview:
5138 """""""""
5139
5140 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5141 and converts that value to the ``ty2`` type.
5142
5143 Arguments:
5144 """"""""""
5145
5146 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5147 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5148 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5149 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5150 type with the same number of elements as ``ty``
5151
5152 Semantics:
5153 """"""""""
5154
5155 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5156 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5157 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5158 are undefined.
5159
5160 Example:
5161 """"""""
5162
5163 .. code-block:: llvm
5164
5165       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5166       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5167
5168 '``sitofp .. to``' Instruction
5169 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5170
5171 Syntax:
5172 """""""
5173
5174 ::
5175
5176       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5177
5178 Overview:
5179 """""""""
5180
5181 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5182 converts that value to the ``ty2`` type.
5183
5184 Arguments:
5185 """"""""""
5186
5187 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5188 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5189 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5190 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5191 type with the same number of elements as ``ty``
5192
5193 Semantics:
5194 """"""""""
5195
5196 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5197 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5198 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5199 undefined.
5200
5201 Example:
5202 """"""""
5203
5204 .. code-block:: llvm
5205
5206       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5207       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5208
5209 .. _i_ptrtoint:
5210
5211 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5213
5214 Syntax:
5215 """""""
5216
5217 ::
5218
5219       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5220
5221 Overview:
5222 """""""""
5223
5224 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5225 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5226
5227 Arguments:
5228 """"""""""
5229
5230 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5231 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5232 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5233 a vector of integers type.
5234
5235 Semantics:
5236 """"""""""
5237
5238 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5239 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5240 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5241 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5242 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5243 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5244 change.
5245
5246 Example:
5247 """"""""
5248
5249 .. code-block:: llvm
5250
5251       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5252       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5253       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5254
5255 .. _i_inttoptr:
5256
5257 '``inttoptr .. to``' Instruction
5258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5259
5260 Syntax:
5261 """""""
5262
5263 ::
5264
5265       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5266
5267 Overview:
5268 """""""""
5269
5270 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5271 pointer type, ``ty2``.
5272
5273 Arguments:
5274 """"""""""
5275
5276 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5277 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5278 type.
5279
5280 Semantics:
5281 """"""""""
5282
5283 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5284 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5285 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5286 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5287 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5288 nothing is done (*no-op cast*).
5289
5290 Example:
5291 """"""""
5292
5293 .. code-block:: llvm
5294
5295       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5296       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5297       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5298       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5299
5300 .. _i_bitcast:
5301
5302 '``bitcast .. to``' Instruction
5303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5304
5305 Syntax:
5306 """""""
5307
5308 ::
5309
5310       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5311
5312 Overview:
5313 """""""""
5314
5315 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5316 changing any bits.
5317
5318 Arguments:
5319 """"""""""
5320
5321 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5322 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5323 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5324 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5325 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5326 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5327 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5328 size).
5329
5330 Semantics:
5331 """"""""""
5332
5333 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5334 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5335 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5336 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5337 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5338 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5339 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5340 first.
5341
5342 Example:
5343 """"""""
5344
5345 .. code-block:: llvm
5346
5347       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5348       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5349       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5350       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5351
5352 .. _otherops:
5353
5354 Other Operations
5355 ----------------
5356
5357 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5358 which defy better classification.
5359
5360 .. _i_icmp:
5361
5362 '``icmp``' Instruction
5363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5364
5365 Syntax:
5366 """""""
5367
5368 ::
5369
5370       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5371
5372 Overview:
5373 """""""""
5374
5375 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5376 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5377 pointer, or pointer vector operands.
5378
5379 Arguments:
5380 """"""""""
5381
5382 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5383 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5384 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5385
5386 #. ``eq``: equal
5387 #. ``ne``: not equal
5388 #. ``ugt``: unsigned greater than
5389 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5390 #. ``ult``: unsigned less than
5391 #. ``ule``: unsigned less or equal
5392 #. ``sgt``: signed greater than
5393 #. ``sge``: signed greater or equal
5394 #. ``slt``: signed less than
5395 #. ``sle``: signed less or equal
5396
5397 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5398 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5399 must also be identical types.
5400
5401 Semantics:
5402 """"""""""
5403
5404 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5405 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5406 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5407
5408 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5409    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5410 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5411    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5412 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5413    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5414 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5415    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5416 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5417    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5418 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5419    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5420 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5421    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5422 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5423    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5424 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5425    if ``op1`` is less than ``op2``.
5426 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5427    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5428
5429 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5430 are compared as if they were integers.
5431
5432 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5433 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5434 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5435
5436 Example:
5437 """"""""
5438
5439 .. code-block:: llvm
5440
5441       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5442       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5443       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5444       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5445       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5446       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5447
5448 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5449 ``icmp`` instruction.
5450
5451 .. _i_fcmp:
5452
5453 '``fcmp``' Instruction
5454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5455
5456 Syntax:
5457 """""""
5458
5459 ::
5460
5461       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5462
5463 Overview:
5464 """""""""
5465
5466 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5467 values based on comparison of its operands.
5468
5469 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5470 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5471
5472 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5473 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5474 compared.
5475
5476 Arguments:
5477 """"""""""
5478
5479 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5480 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5481 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5482
5483 #. ``false``: no comparison, always returns false
5484 #. ``oeq``: ordered and equal
5485 #. ``ogt``: ordered and greater than
5486 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5487 #. ``olt``: ordered and less than
5488 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5489 #. ``one``: ordered and not equal
5490 #. ``ord``: ordered (no nans)
5491 #. ``ueq``: unordered or equal
5492 #. ``ugt``: unordered or greater than
5493 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5494 #. ``ult``: unordered or less than
5495 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5496 #. ``une``: unordered or not equal
5497 #. ``uno``: unordered (either nans)
5498 #. ``true``: no comparison, always returns true
5499
5500 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5501 that either operand may be a QNAN.
5502
5503 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5504 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5505 type. They must have identical types.
5506
5507 Semantics:
5508 """"""""""
5509
5510 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5511 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5512 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5513 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5514
5515 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5516 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5517    is equal to ``op2``.
5518 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5519    is greater than ``op2``.
5520 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5521    is greater than or equal to ``op2``.
5522 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5523    is less than ``op2``.
5524 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5525    is less than or equal to ``op2``.
5526 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5527    is not equal to ``op2``.
5528 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5529 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5530    equal to ``op2``.
5531 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5532    greater than ``op2``.
5533 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5534    greater than or equal to ``op2``.
5535 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5536    less than ``op2``.
5537 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5538    less than or equal to ``op2``.
5539 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5540    not equal to ``op2``.
5541 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5542 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5543
5544 Example:
5545 """"""""
5546
5547 .. code-block:: llvm
5548
5549       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5550       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5551       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5552       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5553
5554 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5555 ``fcmp`` instruction.
5556
5557 .. _i_phi:
5558
5559 '``phi``' Instruction
5560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5561
5562 Syntax:
5563 """""""
5564
5565 ::
5566
5567       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5568
5569 Overview:
5570 """""""""
5571
5572 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5573 graph representing the function.
5574
5575 Arguments:
5576 """"""""""
5577
5578 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5579 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5580 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5581 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5582 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5583 label arguments.
5584
5585 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5586 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5587 block.
5588
5589 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5590 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5591 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5592 instruction's return value on the same edge).
5593
5594 Semantics:
5595 """"""""""
5596
5597 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5598 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5599 executed just prior to the current block.
5600
5601 Example:
5602 """"""""
5603
5604 .. code-block:: llvm
5605
5606     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5607       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5608       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5609       br label %Loop
5610
5611 .. _i_select:
5612
5613 '``select``' Instruction
5614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5615
5616 Syntax:
5617 """""""
5618
5619 ::
5620
5621       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5622
5623       selty is either i1 or {<N x i1>}
5624
5625 Overview:
5626 """""""""
5627
5628 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5629 condition, without branching.
5630
5631 Arguments:
5632 """"""""""
5633
5634 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5635 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5636 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5637 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5638 elements.
5639
5640 Semantics:
5641 """"""""""
5642
5643 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5644 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5645 argument.
5646
5647 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5648 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5649
5650 Example:
5651 """"""""
5652
5653 .. code-block:: llvm
5654
5655       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5656
5657 .. _i_call:
5658
5659 '``call``' Instruction
5660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5661
5662 Syntax:
5663 """""""
5664
5665 ::
5666
5667       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5668
5669 Overview:
5670 """""""""
5671
5672 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5673
5674 Arguments:
5675 """"""""""
5676
5677 This instruction requires several arguments:
5678
5679 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5680    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5681    be marked "tail" even if they do not occur before a
5682    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5683    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5684    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5685    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5686    automatic `sibling call
5687    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5688    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5689    when the following extra requirements are met:
5690
5691    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5692    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5693       uses value of call or is void).
5694    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5695       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5696    -  `Platform specific constraints are
5697       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5698
5699 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5700    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5701    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5702    calling convention of the call must match the calling convention of
5703    the target function, or else the behavior is undefined.
5704 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5705    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5706    are valid here.
5707 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5708    type of the return value. Functions that return no value are marked
5709    ``void``.
5710 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5711    being invoked. The argument types must match the types implied by
5712    this signature. This type can be omitted if the function is not
5713    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5714    function.
5715 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5716    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5717    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5718    to function value.
5719 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5720    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5721    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5722    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5723    extra arguments can be specified.
5724 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5725    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5726    attributes are valid here.
5727
5728 Semantics:
5729 """"""""""
5730
5731 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5732 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5733 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5734 flow continues with the instruction after the function call, and the
5735 return value of the function is bound to the result argument.
5736
5737 Example:
5738 """"""""
5739
5740 .. code-block:: llvm
5741
5742       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5743       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5744       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5745       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5746       call void %foo(i8 97 signext)
5747
5748       %struct.A = type { i32, i8 }
5749       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5750       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5751       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5752       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5753       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5754
5755 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5756 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5757 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5758 This is something we'd like to change in the future to provide better
5759 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5760
5761 .. _i_va_arg:
5762
5763 '``va_arg``' Instruction
5764 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5765
5766 Syntax:
5767 """""""
5768
5769 ::
5770
5771       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5772
5773 Overview:
5774 """""""""
5775
5776 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5777 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5778 the ``va_arg`` macro in C.
5779
5780 Arguments:
5781 """"""""""
5782
5783 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5784 argument. It returns a value of the specified argument type and
5785 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5786 type of ``va_list`` is target specific.
5787
5788 Semantics:
5789 """"""""""
5790
5791 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
5792 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
5793 the next argument. For more information, see the variable argument
5794 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
5795
5796 It is legal for this instruction to be called in a function which does
5797 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
5798 function.
5799
5800 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
5801 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
5802
5803 Example:
5804 """"""""
5805
5806 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
5807
5808 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
5809 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
5810 types on any target.
5811
5812 .. _i_landingpad:
5813
5814 '``landingpad``' Instruction
5815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5816
5817 Syntax:
5818 """""""
5819
5820 ::
5821
5822       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
5823       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
5824
5825       <clause> := catch <type> <value>
5826       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
5827
5828 Overview:
5829 """""""""
5830
5831 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5832 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5833 is a landing pad â€” one where the exception lands, and corresponds to the
5834 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
5835 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
5836 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5837
5838 Arguments:
5839 """"""""""
5840
5841 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
5842 function associated with the unwinding mechanism. The optional
5843 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
5844
5845 A ``clause`` begins with the clause type â€” ``catch`` or ``filter`` â€” and
5846 contains the global variable representing the "type" that may be caught
5847 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
5848 clause takes an array constant as its argument. Use
5849 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
5850 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
5851 the ``cleanup`` flag.
5852
5853 Semantics:
5854 """"""""""
5855
5856 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
5857 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
5858 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
5859 calling conventions, how the personality function results are
5860 represented in LLVM IR is target specific.
5861
5862 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
5863 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
5864 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
5865 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5866 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
5867 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
5868 unwinding continues further up the call stack.
5869
5870 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
5871
5872 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
5873    of an '``invoke``' instruction.
5874 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
5875    first non-PHI instruction.
5876 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
5877    pad block.
5878 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
5879    '``landingpad``' instruction.
5880 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
5881    personality function.
5882
5883 Example:
5884 """"""""
5885
5886 .. code-block:: llvm
5887
5888       ;; A landing pad which can catch an integer.
5889       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5890                catch i8** @_ZTIi
5891       ;; A landing pad that is a cleanup.
5892       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5893                cleanup
5894       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
5895       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5896                catch i8** @_ZTIi
5897                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
5898
5899 .. _intrinsics:
5900
5901 Intrinsic Functions
5902 ===================
5903
5904 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
5905 have well known names and semantics and are required to follow certain
5906 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
5907 for the LLVM language that does not require changing all of the
5908 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
5909 reader/writer, the parser, etc...).
5910
5911 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
5912 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
5913 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
5914 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
5915 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
5916 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
5917 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
5918 are added that they be documented here.
5919
5920 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
5921 represents a family of functions that perform the same operation but on
5922 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
5923 different integer types, overloading is used commonly to allow an
5924 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
5925 argument types or the result type can be overloaded to accept any
5926 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
5927 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
5928 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
5929 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
5930 argument or the result.
5931
5932 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
5933 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
5934 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
5935 whose type is matched against another type do not. For example, the
5936 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
5937 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
5938 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
5939 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
5940 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
5941 type is matched against the return type, it does not require its own
5942 name suffix.
5943
5944 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
5945 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
5946
5947 .. _int_varargs:
5948
5949 Variable Argument Handling Intrinsics
5950 -------------------------------------
5951
5952 Variable argument support is defined in LLVM with the
5953 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
5954 functions. These functions are related to the similarly named macros
5955 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
5956
5957 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
5958 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
5959 does not define what this type is, so all transformations should be
5960 prepared to handle these functions regardless of the type used.
5961
5962 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
5963 variable argument handling intrinsic functions are used.
5964
5965 .. code-block:: llvm
5966
5967     define i32 @test(i32 %X, ...) {
5968       ; Initialize variable argument processing
5969       %ap = alloca i8*
5970       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
5971       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
5972
5973       ; Read a single integer argument
5974       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
5975
5976       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
5977       %aq = alloca i8*
5978       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
5979       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
5980       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
5981
5982       ; Stop processing of arguments.
5983       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
5984       ret i32 %tmp
5985     }
5986
5987     declare void @llvm.va_start(i8*)
5988     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
5989     declare void @llvm.va_end(i8*)
5990
5991 .. _int_va_start:
5992
5993 '``llvm.va_start``' Intrinsic
5994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5995
5996 Syntax:
5997 """""""
5998
5999 ::
6000
6001       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
6002
6003 Overview:
6004 """""""""
6005
6006 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6007 subsequent use by ``va_arg``.
6008
6009 Arguments:
6010 """"""""""
6011
6012 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6013
6014 Semantics:
6015 """"""""""
6016
6017 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6018 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6019 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6020 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6021 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6022 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6023 that out.
6024
6025 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6027
6028 Syntax:
6029 """""""
6030
6031 ::
6032
6033       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6034
6035 Overview:
6036 """""""""
6037
6038 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6039 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6040
6041 Arguments:
6042 """"""""""
6043
6044 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6045
6046 Semantics:
6047 """"""""""
6048
6049 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6050 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6051 element to which the argument points. Calls to
6052 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6053 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6054 ``llvm.va_end``.
6055
6056 .. _int_va_copy:
6057
6058 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6060
6061 Syntax:
6062 """""""
6063
6064 ::
6065
6066       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6067
6068 Overview:
6069 """""""""
6070
6071 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6072 from the source argument list to the destination argument list.
6073
6074 Arguments:
6075 """"""""""
6076
6077 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6078 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6079
6080 Semantics:
6081 """"""""""
6082
6083 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6084 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6085 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6086 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6087 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6088
6089 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6090 --------------------------------------
6091
6092 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6093 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6094 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6095 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6096 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6097 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6098 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6099 details, see `Accurate Garbage Collection with
6100 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6101
6102 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6103 address space (address space zero).
6104
6105 .. _int_gcroot:
6106
6107 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6109
6110 Syntax:
6111 """""""
6112
6113 ::
6114
6115       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6116
6117 Overview:
6118 """""""""
6119
6120 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6121 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6122
6123 Arguments:
6124 """"""""""
6125
6126 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6127 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6128 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6129 root.
6130
6131 Semantics:
6132 """"""""""
6133
6134 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6135 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6136 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6137 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6138 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6139
6140 .. _int_gcread:
6141
6142 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6144
6145 Syntax:
6146 """""""
6147
6148 ::
6149
6150       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6151
6152 Overview:
6153 """""""""
6154
6155 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6156 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6157 barriers.
6158
6159 Arguments:
6160 """"""""""
6161
6162 The second argument is the address to read from, which should be an
6163 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6164 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6165 runtime (otherwise null).
6166
6167 Semantics:
6168 """"""""""
6169
6170 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6171 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6172 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6173 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6174 algorithm <gc>`.
6175
6176 .. _int_gcwrite:
6177
6178 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6180
6181 Syntax:
6182 """""""
6183
6184 ::
6185
6186       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6187
6188 Overview:
6189 """""""""
6190
6191 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6192 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6193 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6194
6195 Arguments:
6196 """"""""""
6197
6198 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6199 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6200 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6201 object, Obj may be null.
6202
6203 Semantics:
6204 """"""""""
6205
6206 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6207 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6208 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6209 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6210 algorithm <gc>`.
6211
6212 Code Generator Intrinsics
6213 -------------------------
6214
6215 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6216 may only be implemented with code generator support.
6217
6218 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6220
6221 Syntax:
6222 """""""
6223
6224 ::
6225
6226       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6227
6228 Overview:
6229 """""""""
6230
6231 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6232 target-specific value indicating the return address of the current
6233 function or one of its callers.
6234
6235 Arguments:
6236 """"""""""
6237
6238 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6239 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6240 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6241 value.
6242
6243 Semantics:
6244 """"""""""
6245
6246 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6247 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6248 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6249 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6250 used for debugging purposes.
6251
6252 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6253 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6254 of the obvious source-language caller.
6255
6256 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6258
6259 Syntax:
6260 """""""
6261
6262 ::
6263
6264       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6265
6266 Overview:
6267 """""""""
6268
6269 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6270 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6271
6272 Arguments:
6273 """"""""""
6274
6275 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6276 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6277 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6278 value.
6279
6280 Semantics:
6281 """"""""""
6282
6283 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6284 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6285 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6286 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6287 used for debugging purposes.
6288
6289 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6290 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6291 of the obvious source-language caller.
6292
6293 .. _int_stacksave:
6294
6295 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6297
6298 Syntax:
6299 """""""
6300
6301 ::
6302
6303       declare i8* @llvm.stacksave()
6304
6305 Overview:
6306 """""""""
6307
6308 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6309 of the function stack, for use with
6310 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6311 implementing language features like scoped automatic variable sized
6312 arrays in C99.
6313
6314 Semantics:
6315 """"""""""
6316
6317 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6318 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6319 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6320 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6321 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6322 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6323 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6324
6325 .. _int_stackrestore:
6326
6327 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6329
6330 Syntax:
6331 """""""
6332
6333 ::
6334
6335       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6336
6337 Overview:
6338 """""""""
6339
6340 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6341 the function stack to the state it was in when the corresponding
6342 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6343 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6344 sized arrays in C99.
6345
6346 Semantics:
6347 """"""""""
6348
6349 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6350
6351 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6353
6354 Syntax:
6355 """""""
6356
6357 ::
6358
6359       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6360
6361 Overview:
6362 """""""""
6363
6364 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6365 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6366 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6367 its performance characteristics.
6368
6369 Arguments:
6370 """"""""""
6371
6372 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6373 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6374 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6375 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6376 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6377 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6378 arguments must be constant integers.
6379
6380 Semantics:
6381 """"""""""
6382
6383 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6384 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6385 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6386 the processor cache for better performance.
6387
6388 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6390
6391 Syntax:
6392 """""""
6393
6394 ::
6395
6396       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6397
6398 Overview:
6399 """""""""
6400
6401 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6402 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6403 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6404 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6405 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6406 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6407 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6408 allow correlations of simulation runs.
6409
6410 Arguments:
6411 """"""""""
6412
6413 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6414
6415 Semantics:
6416 """"""""""
6417
6418 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6419 that do not support this intrinsic may ignore it.
6420
6421 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6423
6424 Syntax:
6425 """""""
6426
6427 ::
6428
6429       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6430
6431 Overview:
6432 """""""""
6433
6434 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6435 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6436 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6437 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6438 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6439 timings.
6440
6441 Semantics:
6442 """"""""""
6443
6444 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6445 memory. Implementations are allowed to either return a application
6446 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6447 is lowered to a constant 0.
6448
6449 Standard C Library Intrinsics
6450 -----------------------------
6451
6452 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6453 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6454 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6455 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6456
6457 .. _int_memcpy:
6458
6459 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6461
6462 Syntax:
6463 """""""
6464
6465 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6466 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6467 support all bit widths however.
6468
6469 ::
6470
6471       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6472                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6473       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6474                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6475
6476 Overview:
6477 """""""""
6478
6479 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6480 source location to the destination location.
6481
6482 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6483 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6484 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6485
6486 Arguments:
6487 """"""""""
6488
6489 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6490 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6491 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6492 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6493 boolean indicating a volatile access.
6494
6495 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6496 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6497 are aligned to that boundary.
6498
6499 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6500 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6501 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6502
6503 Semantics:
6504 """"""""""
6505
6506 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6507 source location to the destination location, which are not allowed to
6508 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6509 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6510 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6511
6512 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6514
6515 Syntax:
6516 """""""
6517
6518 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6519 bit width and for different address space. Not all targets support all
6520 bit widths however.
6521
6522 ::
6523
6524       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6525                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6526       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6527                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6528
6529 Overview:
6530 """""""""
6531
6532 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6533 source location to the destination location. It is similar to the
6534 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6535 overlap.
6536
6537 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6538 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6539 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6540
6541 Arguments:
6542 """"""""""
6543
6544 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6545 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6546 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6547 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6548 boolean indicating a volatile access.
6549
6550 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6551 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6552 aligned to that boundary.
6553
6554 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6555 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6556 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6557
6558 Semantics:
6559 """"""""""
6560
6561 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6562 source location to the destination location, which may overlap. It
6563 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6564 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6565 otherwise it should be set to 0 or 1.
6566
6567 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6569
6570 Syntax:
6571 """""""
6572
6573 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6574 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6575 support all bit widths.
6576
6577 ::
6578
6579       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6580                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6581       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6582                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6583
6584 Overview:
6585 """""""""
6586
6587 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6588 particular byte value.
6589
6590 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6591 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6592 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6593
6594 Arguments:
6595 """"""""""
6596
6597 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6598 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6599 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6600 argument is the known alignment of the destination location.
6601
6602 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6603 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6604 that boundary.
6605
6606 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6607 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6608 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6609
6610 Semantics:
6611 """"""""""
6612
6613 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6614 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6615 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6616 it should be set to 0 or 1.
6617
6618 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6620
6621 Syntax:
6622 """""""
6623
6624 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6625 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6626 all types however.
6627
6628 ::
6629
6630       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6631       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6632       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6633       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6634       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6635
6636 Overview:
6637 """""""""
6638
6639 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6640 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6641 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6642 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6643 because there is no need to worry about errno being set).
6644 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6645
6646 Arguments:
6647 """"""""""
6648
6649 The argument and return value are floating point numbers of the same
6650 type.
6651
6652 Semantics:
6653 """"""""""
6654
6655 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6656 nonnegative floating point number.
6657
6658 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6660
6661 Syntax:
6662 """""""
6663
6664 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6665 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6666 all types however.
6667
6668 ::
6669
6670       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6671       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6672       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6673       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6674       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6675
6676 Overview:
6677 """""""""
6678
6679 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6680 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6681 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6682 used, the second argument remains a scalar integer value.
6683
6684 Arguments:
6685 """"""""""
6686
6687 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6688 raise to that power.
6689
6690 Semantics:
6691 """"""""""
6692
6693 This function returns the first value raised to the second power with an
6694 unspecified sequence of rounding operations.
6695
6696 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6698
6699 Syntax:
6700 """""""
6701
6702 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6703 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6704 all types however.
6705
6706 ::
6707
6708       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6709       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6710       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6711       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6712       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6713
6714 Overview:
6715 """""""""
6716
6717 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6718
6719 Arguments:
6720 """"""""""
6721
6722 The argument and return value are floating point numbers of the same
6723 type.
6724
6725 Semantics:
6726 """"""""""
6727
6728 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6729 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6730 conditions in the same way.
6731
6732 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6734
6735 Syntax:
6736 """""""
6737
6738 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6739 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6740 all types however.
6741
6742 ::
6743
6744       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6745       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6746       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6747       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6748       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6749
6750 Overview:
6751 """""""""
6752
6753 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6754
6755 Arguments:
6756 """"""""""
6757
6758 The argument and return value are floating point numbers of the same
6759 type.
6760
6761 Semantics:
6762 """"""""""
6763
6764 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6765 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6766 conditions in the same way.
6767
6768 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6770
6771 Syntax:
6772 """""""
6773
6774 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6775 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6776 all types however.
6777
6778 ::
6779
6780       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6781       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6782       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6783       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6784       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6785
6786 Overview:
6787 """""""""
6788
6789 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6790 specified (positive or negative) power.
6791
6792 Arguments:
6793 """"""""""
6794
6795 The second argument is a floating point power, and the first is a value
6796 to raise to that power.
6797
6798 Semantics:
6799 """"""""""
6800
6801 This function returns the first value raised to the second power,
6802 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
6803 handles error conditions in the same way.
6804
6805 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
6806 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6807
6808 Syntax:
6809 """""""
6810
6811 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
6812 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6813 all types however.
6814
6815 ::
6816
6817       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
6818       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
6819       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
6820       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
6821       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6822
6823 Overview:
6824 """""""""
6825
6826 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
6827
6828 Arguments:
6829 """"""""""
6830
6831 The argument and return value are floating point numbers of the same
6832 type.
6833
6834 Semantics:
6835 """"""""""
6836
6837 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
6838 would, and handles error conditions in the same way.
6839
6840 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
6841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6842
6843 Syntax:
6844 """""""
6845
6846 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
6847 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6848 all types however.
6849
6850 ::
6851
6852       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
6853       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
6854       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
6855       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
6856       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6857
6858 Overview:
6859 """""""""
6860
6861 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
6862
6863 Arguments:
6864 """"""""""
6865
6866 The argument and return value are floating point numbers of the same
6867 type.
6868
6869 Semantics:
6870 """"""""""
6871
6872 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
6873 would, and handles error conditions in the same way.
6874
6875 '``llvm.log.*``' Intrinsic
6876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6877
6878 Syntax:
6879 """""""
6880
6881 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
6882 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6883 all types however.
6884
6885 ::
6886
6887       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
6888       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
6889       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
6890       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
6891       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6892
6893 Overview:
6894 """""""""
6895
6896 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
6897
6898 Arguments:
6899 """"""""""
6900
6901 The argument and return value are floating point numbers of the same
6902 type.
6903
6904 Semantics:
6905 """"""""""
6906
6907 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
6908 would, and handles error conditions in the same way.
6909
6910 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
6911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6912
6913 Syntax:
6914 """""""
6915
6916 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
6917 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6918 all types however.
6919
6920 ::
6921
6922       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
6923       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
6924       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
6925       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
6926       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6927
6928 Overview:
6929 """""""""
6930
6931 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
6932
6933 Arguments:
6934 """"""""""
6935
6936 The argument and return value are floating point numbers of the same
6937 type.
6938
6939 Semantics:
6940 """"""""""
6941
6942 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
6943 would, and handles error conditions in the same way.
6944
6945 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
6946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6947
6948 Syntax:
6949 """""""
6950
6951 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
6952 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6953 all types however.
6954
6955 ::
6956
6957       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
6958       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
6959       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
6960       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
6961       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6962
6963 Overview:
6964 """""""""
6965
6966 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
6967
6968 Arguments:
6969 """"""""""
6970
6971 The argument and return value are floating point numbers of the same
6972 type.
6973
6974 Semantics:
6975 """"""""""
6976
6977 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
6978 would, and handles error conditions in the same way.
6979
6980 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
6981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6982
6983 Syntax:
6984 """""""
6985
6986 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
6987 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6988 all types however.
6989
6990 ::
6991
6992       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
6993       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
6994       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
6995       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
6996       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
6997
6998 Overview:
6999 """""""""
7000
7001 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7002 operation.
7003
7004 Arguments:
7005 """"""""""
7006
7007 The argument and return value are floating point numbers of the same
7008 type.
7009
7010 Semantics:
7011 """"""""""
7012
7013 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7014 would.
7015
7016 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7018
7019 Syntax:
7020 """""""
7021
7022 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7023 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7024 all types however.
7025
7026 ::
7027
7028       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7029       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7030       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7031       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7032       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7033
7034 Overview:
7035 """""""""
7036
7037 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7038 operand.
7039
7040 Arguments:
7041 """"""""""
7042
7043 The argument and return value are floating point numbers of the same
7044 type.
7045
7046 Semantics:
7047 """"""""""
7048
7049 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7050 would, and handles error conditions in the same way.
7051
7052 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7054
7055 Syntax:
7056 """""""
7057
7058 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7059 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7060 all types however.
7061
7062 ::
7063
7064       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7065       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7066       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7067       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7068       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7069
7070 Overview:
7071 """""""""
7072
7073 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7074
7075 Arguments:
7076 """"""""""
7077
7078 The argument and return value are floating point numbers of the same
7079 type.
7080
7081 Semantics:
7082 """"""""""
7083
7084 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7085 would, and handles error conditions in the same way.
7086
7087 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7089
7090 Syntax:
7091 """""""
7092
7093 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7094 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7095 all types however.
7096
7097 ::
7098
7099       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7100       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7101       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7102       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7103       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7104
7105 Overview:
7106 """""""""
7107
7108 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7109
7110 Arguments:
7111 """"""""""
7112
7113 The argument and return value are floating point numbers of the same
7114 type.
7115
7116 Semantics:
7117 """"""""""
7118
7119 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7120 would, and handles error conditions in the same way.
7121
7122 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7124
7125 Syntax:
7126 """""""
7127
7128 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7129 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7130 all types however.
7131
7132 ::
7133
7134       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7135       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7136       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7137       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7138       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7139
7140 Overview:
7141 """""""""
7142
7143 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7144 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7145
7146 Arguments:
7147 """"""""""
7148
7149 The argument and return value are floating point numbers of the same
7150 type.
7151
7152 Semantics:
7153 """"""""""
7154
7155 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7156 would, and handles error conditions in the same way.
7157
7158 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7159 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7160
7161 Syntax:
7162 """""""
7163
7164 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7165 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7166 all types however.
7167
7168 ::
7169
7170       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7171       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7172       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7173       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7174       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7175
7176 Overview:
7177 """""""""
7178
7179 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7180 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7181 operand isn't an integer.
7182
7183 Arguments:
7184 """"""""""
7185
7186 The argument and return value are floating point numbers of the same
7187 type.
7188
7189 Semantics:
7190 """"""""""
7191
7192 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7193 would, and handles error conditions in the same way.
7194
7195 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7197
7198 Syntax:
7199 """""""
7200
7201 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7202 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7203 all types however.
7204
7205 ::
7206
7207       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7208       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7209       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7210       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7211       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7212
7213 Overview:
7214 """""""""
7215
7216 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7217 nearest integer.
7218
7219 Arguments:
7220 """"""""""
7221
7222 The argument and return value are floating point numbers of the same
7223 type.
7224
7225 Semantics:
7226 """"""""""
7227
7228 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7229 functions would, and handles error conditions in the same way.
7230
7231 Bit Manipulation Intrinsics
7232 ---------------------------
7233
7234 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7235 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7236
7237 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7239
7240 Syntax:
7241 """""""
7242
7243 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7244 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7245
7246 ::
7247
7248       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7249       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7250       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7251
7252 Overview:
7253 """""""""
7254
7255 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7256 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7257 These are useful for performing operations on data that is not in the
7258 target's native byte order.
7259
7260 Semantics:
7261 """"""""""
7262
7263 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7264 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7265 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7266 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7267 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7268 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7269 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7270 respectively).
7271
7272 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7274
7275 Syntax:
7276 """""""
7277
7278 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7279 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7280 support all bit widths or vector types, however.
7281
7282 ::
7283
7284       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7285       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7286       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7287       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7288       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7289       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7290
7291 Overview:
7292 """""""""
7293
7294 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7295 in a value.
7296
7297 Arguments:
7298 """"""""""
7299
7300 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7301 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7302 match the argument type.
7303
7304 Semantics:
7305 """"""""""
7306
7307 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7308 each element of a vector.
7309
7310 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7312
7313 Syntax:
7314 """""""
7315
7316 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7317 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7318 targets support all bit widths or vector types, however.
7319
7320 ::
7321
7322       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7323       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7324       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7325       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7326       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7327       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7328
7329 Overview:
7330 """""""""
7331
7332 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7333 leading zeros in a variable.
7334
7335 Arguments:
7336 """"""""""
7337
7338 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7339 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7340 type must match the first argument type.
7341
7342 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7343 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7344 defined result. Historically some architectures did not provide a
7345 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7346 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7347
7348 Semantics:
7349 """"""""""
7350
7351 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7352 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7353 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7354 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7355 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7356
7357 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7359
7360 Syntax:
7361 """""""
7362
7363 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7364 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7365 support all bit widths or vector types, however.
7366
7367 ::
7368
7369       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7370       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7371       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7372       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7373       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7374       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7375
7376 Overview:
7377 """""""""
7378
7379 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7380 trailing zeros.
7381
7382 Arguments:
7383 """"""""""
7384
7385 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7386 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7387 type must match the first argument type.
7388
7389 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7390 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7391 defined result. Historically some architectures did not provide a
7392 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7393 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7394
7395 Semantics:
7396 """"""""""
7397
7398 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7399 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7400 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7401 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7402 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7403
7404 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7405 -----------------------------------
7406
7407 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7408
7409 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7411
7412 Syntax:
7413 """""""
7414
7415 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7416 on any integer bit width.
7417
7418 ::
7419
7420       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7421       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7422       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7423
7424 Overview:
7425 """""""""
7426
7427 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7428 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7429 occurred during the signed summation.
7430
7431 Arguments:
7432 """"""""""
7433
7434 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7435 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7436 bit width. The second element of the result structure must be of type
7437 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7438 addition.
7439
7440 Semantics:
7441 """"""""""
7442
7443 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7444 a signed addition of the two variables. They return a structure â€” the
7445 first element of which is the signed summation, and the second element
7446 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7447 overflow.
7448
7449 Examples:
7450 """""""""
7451
7452 .. code-block:: llvm
7453
7454       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7455       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7456       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7457       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7458
7459 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7461
7462 Syntax:
7463 """""""
7464
7465 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7466 on any integer bit width.
7467
7468 ::
7469
7470       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7471       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7472       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7473
7474 Overview:
7475 """""""""
7476
7477 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7478 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7479 occurred during the unsigned summation.
7480
7481 Arguments:
7482 """"""""""
7483
7484 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7485 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7486 bit width. The second element of the result structure must be of type
7487 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7488 addition.
7489
7490 Semantics:
7491 """"""""""
7492
7493 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7494 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure â€” the
7495 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7496 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7497
7498 Examples:
7499 """""""""
7500
7501 .. code-block:: llvm
7502
7503       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7504       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7505       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7506       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7507
7508 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7509 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7510
7511 Syntax:
7512 """""""
7513
7514 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7515 on any integer bit width.
7516
7517 ::
7518
7519       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7520       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7521       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7522
7523 Overview:
7524 """""""""
7525
7526 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7527 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7528 overflow occurred during the signed subtraction.
7529
7530 Arguments:
7531 """"""""""
7532
7533 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7534 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7535 bit width. The second element of the result structure must be of type
7536 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7537 subtraction.
7538
7539 Semantics:
7540 """"""""""
7541
7542 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7543 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure â€” the
7544 first element of which is the subtraction, and the second element of
7545 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7546 overflow.
7547
7548 Examples:
7549 """""""""
7550
7551 .. code-block:: llvm
7552
7553       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7554       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7555       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7556       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7557
7558 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7560
7561 Syntax:
7562 """""""
7563
7564 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7565 on any integer bit width.
7566
7567 ::
7568
7569       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7570       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7571       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7572
7573 Overview:
7574 """""""""
7575
7576 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7577 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7578 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7579
7580 Arguments:
7581 """"""""""
7582
7583 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7584 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7585 bit width. The second element of the result structure must be of type
7586 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7587 subtraction.
7588
7589 Semantics:
7590 """"""""""
7591
7592 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7593 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure â€”
7594 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7595 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7596 overflow.
7597
7598 Examples:
7599 """""""""
7600
7601 .. code-block:: llvm
7602
7603       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7604       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7605       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7606       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7607
7608 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7610
7611 Syntax:
7612 """""""
7613
7614 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7615 on any integer bit width.
7616
7617 ::
7618
7619       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7620       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7621       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7622
7623 Overview:
7624 """""""""
7625
7626 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7627 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7628 overflow occurred during the signed multiplication.
7629
7630 Arguments:
7631 """"""""""
7632
7633 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7634 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7635 bit width. The second element of the result structure must be of type
7636 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7637 multiplication.
7638
7639 Semantics:
7640 """"""""""
7641
7642 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7643 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure â€”
7644 the first element of which is the multiplication, and the second element
7645 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7646 overflow.
7647
7648 Examples:
7649 """""""""
7650
7651 .. code-block:: llvm
7652
7653       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7654       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7655       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7656       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7657
7658 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7660
7661 Syntax:
7662 """""""
7663
7664 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7665 on any integer bit width.
7666
7667 ::
7668
7669       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7670       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7671       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7672
7673 Overview:
7674 """""""""
7675
7676 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7677 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7678 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7679
7680 Arguments:
7681 """"""""""
7682
7683 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7684 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7685 bit width. The second element of the result structure must be of type
7686 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7687 multiplication.
7688
7689 Semantics:
7690 """"""""""
7691
7692 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7693 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure
7694 — the first element of which is the multiplication, and the second
7695 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7696 resulted in an overflow.
7697
7698 Examples:
7699 """""""""
7700
7701 .. code-block:: llvm
7702
7703       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7704       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7705       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7706       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7707
7708 Specialised Arithmetic Intrinsics
7709 ---------------------------------
7710
7711 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7712 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7713
7714 Syntax:
7715 """""""
7716
7717 ::
7718
7719       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7720       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7721
7722 Overview:
7723 """""""""
7724
7725 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7726 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
7727 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
7728 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
7729 and add instructions.
7730
7731 Arguments:
7732 """"""""""
7733
7734 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7735 multiplicands, a and b, and an addend c.
7736
7737 Semantics:
7738 """"""""""
7739
7740 The expression:
7741
7742 ::
7743
7744       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7745
7746 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7747 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7748 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7749 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7750 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7751
7752 Examples:
7753 """""""""
7754
7755 .. code-block:: llvm
7756
7757       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7758
7759 Half Precision Floating Point Intrinsics
7760 ----------------------------------------
7761
7762 For most target platforms, half precision floating point is a
7763 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7764 but does not support computation in the format.
7765
7766 This means that code must first load the half-precision floating point
7767 value as an i16, then convert it to float with
7768 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7769 then be performed on the float value (including extending to double
7770 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7771 if needed, then converted to i16 with
7772 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7773 i16 value.
7774
7775 .. _int_convert_to_fp16:
7776
7777 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7778 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7779
7780 Syntax:
7781 """""""
7782
7783 ::
7784
7785       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7786
7787 Overview:
7788 """""""""
7789
7790 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7791 from single precision floating point format to half precision floating
7792 point format.
7793
7794 Arguments:
7795 """"""""""
7796
7797 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7798 converted.
7799
7800 Semantics:
7801 """"""""""
7802
7803 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7804 from single precision floating point format to half precision floating
7805 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
7806 converted number.
7807
7808 Examples:
7809 """""""""
7810
7811 .. code-block:: llvm
7812
7813       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7814       store i16 %res, i16* @x, align 2
7815
7816 .. _int_convert_from_fp16:
7817
7818 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
7819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7820
7821 Syntax:
7822 """""""
7823
7824 ::
7825
7826       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7827
7828 Overview:
7829 """""""""
7830
7831 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7832 conversion from half precision floating point format to single precision
7833 floating point format.
7834
7835 Arguments:
7836 """"""""""
7837
7838 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7839 converted.
7840
7841 Semantics:
7842 """"""""""
7843
7844 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7845 conversion from half single precision floating point format to single
7846 precision floating point format. The input half-float value is
7847 represented by an ``i16`` value.
7848
7849 Examples:
7850 """""""""
7851
7852 .. code-block:: llvm
7853
7854       %a = load i16* @x, align 2
7855       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7856
7857 Debugger Intrinsics
7858 -------------------
7859
7860 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
7861 prefix), are described in the `LLVM Source Level
7862 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
7863 document.
7864
7865 Exception Handling Intrinsics
7866 -----------------------------
7867
7868 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
7869 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
7870 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
7871
7872 .. _int_trampoline:
7873
7874 Trampoline Intrinsics
7875 ---------------------
7876
7877 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
7878 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
7879 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
7880 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
7881 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
7882 stack, which also contains code to splice the nest value into the
7883 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
7884 extension.
7885
7886 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
7887 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
7888 It can be created as follows:
7889
7890 .. code-block:: llvm
7891
7892       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
7893       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
7894       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
7895       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
7896       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
7897
7898 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
7899 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
7900
7901 .. _int_it:
7902
7903 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
7904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7905
7906 Syntax:
7907 """""""
7908
7909 ::
7910
7911       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
7912
7913 Overview:
7914 """""""""
7915
7916 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
7917 turning it into a trampoline.
7918
7919 Arguments:
7920 """"""""""
7921
7922 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
7923 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
7924 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
7925 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
7926 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
7927 front-end that generates this intrinsic needs to have some
7928 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
7929 bitcast to an ``i8*``.
7930
7931 Semantics:
7932 """"""""""
7933
7934 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
7935 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
7936 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
7937 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
7938 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
7939 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
7940 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
7941 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
7942 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
7943 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
7944 modified, then the effect of any later call to the returned function
7945 pointer is undefined.
7946
7947 .. _int_at:
7948
7949 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
7950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7951
7952 Syntax:
7953 """""""
7954
7955 ::
7956
7957       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
7958
7959 Overview:
7960 """""""""
7961
7962 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
7963 a trampoline (passed as ``tramp``).
7964
7965 Arguments:
7966 """"""""""
7967
7968 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
7969 code filled in by a previous call to
7970 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
7971
7972 Semantics:
7973 """"""""""
7974
7975 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
7976 different to the address where the trampoline is actually stored. This
7977 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
7978 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
7979 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
7980
7981 Memory Use Markers
7982 ------------------
7983
7984 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
7985 memory objects and ranges where variables are immutable.
7986
7987 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
7988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7989
7990 Syntax:
7991 """""""
7992
7993 ::
7994
7995       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7996
7997 Overview:
7998 """""""""
7999
8000 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8001 object's lifetime.
8002
8003 Arguments:
8004 """"""""""
8005
8006 The first argument is a constant integer representing the size of the
8007 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8008 to the object.
8009
8010 Semantics:
8011 """"""""""
8012
8013 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8014 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8015 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8016 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8017
8018 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8019 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8020
8021 Syntax:
8022 """""""
8023
8024 ::
8025
8026       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8027
8028 Overview:
8029 """""""""
8030
8031 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8032 object's lifetime.
8033
8034 Arguments:
8035 """"""""""
8036
8037 The first argument is a constant integer representing the size of the
8038 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8039 to the object.
8040
8041 Semantics:
8042 """"""""""
8043
8044 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8045 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8046 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8047 object following this intrinsic may be removed as dead.
8048
8049 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8051
8052 Syntax:
8053 """""""
8054
8055 ::
8056
8057       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8058
8059 Overview:
8060 """""""""
8061
8062 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8063 a memory object will not change.
8064
8065 Arguments:
8066 """"""""""
8067
8068 The first argument is a constant integer representing the size of the
8069 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8070 to the object.
8071
8072 Semantics:
8073 """"""""""
8074
8075 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8076 the return value, the referenced memory location is constant and
8077 unchanging.
8078
8079 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8081
8082 Syntax:
8083 """""""
8084
8085 ::
8086
8087       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8088
8089 Overview:
8090 """""""""
8091
8092 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8093 memory object are mutable.
8094
8095 Arguments:
8096 """"""""""
8097
8098 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8099 The second argument is a constant integer representing the size of the
8100 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8101 pointer to the object.
8102
8103 Semantics:
8104 """"""""""
8105
8106 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8107
8108 General Intrinsics
8109 ------------------
8110
8111 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8112 purpose.
8113
8114 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8116
8117 Syntax:
8118 """""""
8119
8120 ::
8121
8122       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8123
8124 Overview:
8125 """""""""
8126
8127 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8128
8129 Arguments:
8130 """"""""""
8131
8132 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8133 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8134 source file name, and the last argument is the line number.
8135
8136 Semantics:
8137 """"""""""
8138
8139 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8140 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8141 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8142 ignored by code generation and optimization.
8143
8144 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8146
8147 Syntax:
8148 """""""
8149
8150 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8151 any integer bit width.
8152
8153 ::
8154
8155       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8156       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8157       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8158       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8159       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8160
8161 Overview:
8162 """""""""
8163
8164 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8165
8166 Arguments:
8167 """"""""""
8168
8169 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8170 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8171 global string which is the source file name, and the last argument is
8172 the line number. It returns the value of the first argument.
8173
8174 Semantics:
8175 """"""""""
8176
8177 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8178 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8179 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8180 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8181
8182 '``llvm.trap``' Intrinsic
8183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8184
8185 Syntax:
8186 """""""
8187
8188 ::
8189
8190       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8191
8192 Overview:
8193 """""""""
8194
8195 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8196
8197 Arguments:
8198 """"""""""
8199
8200 None.
8201
8202 Semantics:
8203 """"""""""
8204
8205 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8206 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8207 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8208
8209 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8211
8212 Syntax:
8213 """""""
8214
8215 ::
8216
8217       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8218
8219 Overview:
8220 """""""""
8221
8222 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8223
8224 Arguments:
8225 """"""""""
8226
8227 None.
8228
8229 Semantics:
8230 """"""""""
8231
8232 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8233 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8234 debugger.
8235
8236 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8238
8239 Syntax:
8240 """""""
8241
8242 ::
8243
8244       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8245
8246 Overview:
8247 """""""""
8248
8249 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8250 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8251 is placed on the stack before local variables.
8252
8253 Arguments:
8254 """"""""""
8255
8256 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8257 The first argument is the value loaded from the stack guard
8258 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8259 enough space to hold the value of the guard.
8260
8261 Semantics:
8262 """"""""""
8263
8264 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8265 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8266 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8267 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8268 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8269 they are different, then the program aborts by calling the
8270 ``__stack_chk_fail()`` function.
8271
8272 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8274
8275 Syntax:
8276 """""""
8277
8278 ::
8279
8280       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8281       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8282
8283 Overview:
8284 """""""""
8285
8286 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8287 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8288 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8289 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8290 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8291 other object.
8292
8293 Arguments:
8294 """"""""""
8295
8296 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8297 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8298 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8299 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8300 only accepts constants.
8301
8302 Semantics:
8303 """"""""""
8304
8305 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8306 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8307 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8308 on the ``min`` argument).
8309
8310 '``llvm.expect``' Intrinsic
8311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8312
8313 Syntax:
8314 """""""
8315
8316 ::
8317
8318       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8319       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8320
8321 Overview:
8322 """""""""
8323
8324 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8325 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8326
8327 Arguments:
8328 """"""""""
8329
8330 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8331 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8332 constant value, variables are not allowed.
8333
8334 Semantics:
8335 """"""""""
8336
8337 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8338
8339 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8341
8342 Syntax:
8343 """""""
8344
8345 ::
8346
8347       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8348
8349 Overview:
8350 """""""""
8351
8352 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8353 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8354
8355 Arguments:
8356 """"""""""
8357
8358 None.
8359
8360 Semantics:
8361 """"""""""
8362
8363 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8364 by codegen.