Correct logical shift documentation
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially
131
132 It also shows a convention that we follow in this document. When
133 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
134 that defines the type and name of value produced.
135
136 High Level Structure
137 ====================
138
139 Module Structure
140 ----------------
141
142 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
143 translation unit of the input programs. Each module consists of
144 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
145 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
146 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
147 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
148
149 .. code-block:: llvm
150
151     ; Declare the string constant as a global constant.
152     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
153
154     ; External declaration of the puts function
155     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
156
157     ; Definition of main function
158     define i32 @main() {   ; i32()*
159       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
160       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
161
162       ; Call puts function to write out the string to stdout.
163       call i32 @puts(i8* %cast210)
164       ret i32 0
165     }
166
167     ; Named metadata
168     !1 = metadata !{i32 42}
169     !foo = !{!1, null}
170
171 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
172 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
173 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
174 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
175
176 In general, a module is made up of a list of global values (where both
177 functions and global variables are global values). Global values are
178 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
179 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
180 following :ref:`linkage types <linkage>`.
181
182 .. _linkage:
183
184 Linkage Types
185 -------------
186
187 All Global Variables and Functions have one of the following types of
188 linkage:
189
190 ``private``
191     Global values with "``private``" linkage are only directly
192     accessible by objects in the current module. In particular, linking
193     code into a module with an private global value may cause the
194     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
195     symbol is private to the module, all references can be updated. This
196     doesn't show up in any symbol table in the object file.
197 ``linker_private``
198     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
199     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
200     they are removed by the linker from the final linked image
201     (executable or dynamic library).
202 ``linker_private_weak``
203     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
204     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
205     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
206     image (executable or dynamic library).
207 ``internal``
208     Similar to private, but the value shows as a local symbol
209     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
210     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
211 ``available_externally``
212     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
213     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
214     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
215     of the definition of the global, which is known to be somewhere
216     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
217     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
218     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
219     not declarations.
220 ``linkonce``
221     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
222     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
223     some forms of inline functions, templates, or other code which must
224     be generated in each translation unit that uses it, but where the
225     body may be overridden with a more definitive definition later.
226     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
227     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
228     inline the body of this function into callers because it doesn't
229     know if this definition of the function is the definitive definition
230     within the program or whether it will be overridden by a stronger
231     definition. To enable inlining and other optimizations, use
232     "``linkonce_odr``" linkage.
233 ``weak``
234     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
235     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
236     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
237     in C source code.
238 ``common``
239     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
240     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
241     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
242     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
243     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
244     must have a zero initializer, and may not be marked
245     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
246     common linkage.
247
248 .. _linkage_appending:
249
250 ``appending``
251     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
252     pointer to array type. When two global variables with appending
253     linkage are linked together, the two global arrays are appended
254     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
255     system linker append together "sections" with identical names when
256     .o files are linked.
257 ``extern_weak``
258     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
259     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
260     instead of being an undefined reference.
261 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
262     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
263     functions with different semantics. Other languages, such as
264     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
265     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
266     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
267     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
268     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
269 ``linkonce_odr_auto_hide``
270     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
271     takes the address of this definition. For instance, functions that
272     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
273     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
274     symbols are removed by the linker from the final linked image
275     (executable or dynamic library).
276 ``external``
277     If none of the above identifiers are used, the global is externally
278     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
279     resolve external symbol references.
280
281 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
282 platform only. They are designed to support importing (exporting)
283 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
284
285 ``dllimport``
286     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
287     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
288     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291 ``dllexport``
292     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
293     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
294     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
295     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
296     name.
297
298 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
299 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
300 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
301 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
302 declarations), they are accessible outside of the current module.
303
304 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
305 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
306
307 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
308 ``weak_odr`` linkages.
309
310 .. _callingconv:
311
312 Calling Conventions
313 -------------------
314
315 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
316 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
317 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
318 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
319 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
320 added in the future:
321
322 "``ccc``" - The C calling convention
323     This calling convention (the default if no other calling convention
324     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
325     convention supports varargs function calls and tolerates some
326     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
327     the function (as does normal C).
328 "``fastcc``" - The fast calling convention
329     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
330     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
331     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
332     code for the target, without having to conform to an externally
333     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
334     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
335     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
336     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
337     match the prototype of the function definition.
338 "``coldcc``" - The cold calling convention
339     This calling convention attempts to make code in the caller as
340     efficient as possible under the assumption that the call is not
341     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
342     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
343     This calling convention does not support varargs and requires the
344     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
345     function definition.
346 "``cc 10``" - GHC convention
347     This calling convention has been implemented specifically for use by
348     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
349     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
350     by disabling callee save registers. This calling convention should
351     not be used lightly but only for specific situations such as an
352     alternative to the *register pinning* performance technique often
353     used when implementing functional programming languages. At the
354     moment only X86 supports this convention and it has the following
355     limitations:
356
357     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
358        floating point types are supported.
359     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
360        floating point parameters.
361
362     This calling convention supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
364     caller and callee are using it.
365 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
366     This calling convention has been implemented specifically for use by
367     the `High-Performance Erlang
368     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
369     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
370     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
371     registers for argument passing than the ordinary C calling
372     convention and defines no callee-saved registers. The calling
373     convention properly supports `tail call
374     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
375     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
376     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
377     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
378     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
379     bit).
380 "``cc <n>``" - Numbered convention
381     Any calling convention may be specified by number, allowing
382     target-specific calling conventions to be used. Target specific
383     calling conventions start at 64.
384
385 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
386 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
387 convention.
388
389 Visibility Styles
390 -----------------
391
392 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
393 styles:
394
395 "``default``" - Default style
396     On targets that use the ELF object file format, default visibility
397     means that the declaration is visible to other modules and, in
398     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
399     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
400     to other modules. Default visibility corresponds to "external
401     linkage" in the language.
402 "``hidden``" - Hidden style
403     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
404     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
405     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
406     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
407     library) can reference it directly.
408 "``protected``" - Protected style
409     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
410     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
411     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
412     cannot be overridden by another module.
413
414 Named Types
415 -----------
416
417 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
418 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
419 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
420 specification is:
421
422 .. code-block:: llvm
423
424     %mytype = type { %mytype*, i32 }
425
426 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
427 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
428 expected with the syntax "%mytype".
429
430 Note that type names are aliases for the structural type that they
431 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
432 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
433 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
434 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
435 render all types of a particular shape. This means that if you have code
436 where two different source types end up having the same LLVM type, that
437 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
438 an important design point and isn't going to change.
439
440 .. _globalvars:
441
442 Global Variables
443 ----------------
444
445 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
446 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
447 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
448 explicit alignment specified.
449
450 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
451 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
452 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
453 TLS model may be specified:
454
455 ``localdynamic``
456     For variables that are only used within the current shared library.
457 ``initialexec``
458     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
459 ``localexec``
460     For variables defined in the executable and only used within it.
461
462 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
463 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
464 more information on under which circumstances the different models may
465 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
466 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
467
468 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
469 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
470 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
471 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
472 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
473 variable.
474
475 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
476 constant, even if the final definition of the global is not. This
477 capability can be used to enable slightly better optimization of the
478 program, but requires the language definition to guarantee that
479 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
480 units that do not include the definition.
481
482 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
483 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
484 always define a pointer to their "content" type because they describe a
485 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
486 pointers.
487
488 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
489 that the address is not significant, only the content. Constants marked
490 like this can be merged with other constants if they have the same
491 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
492 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
493 whose address is significant.
494
495 A global variable may be declared to reside in a target-specific
496 numbered address space. For targets that support them, address spaces
497 may affect how optimizations are performed and/or what target
498 instructions are used to access the variable. The default address space
499 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
500
501 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
502 target supports it, it will emit globals to the section specified.
503
504 By default, global initializers are optimized by assuming that global
505 variables defined within the module are not modified from their
506 initial values before the start of the global initializer.  This is
507 true even for variables potentially accessible from outside the
508 module, including those with external linkage or appearing in
509 ``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
510 variable with ``externally_initialized``.
511
512 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
513 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
514 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
515 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
516 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
517 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
518 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
519 assume that the globals are densely packed in their section and try to
520 iterate over them as an array, alignment padding would break this
521 iteration.
522
523 For example, the following defines a global in a numbered address space
524 with an initializer, section, and alignment:
525
526 .. code-block:: llvm
527
528     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
529
530 The following example defines a thread-local global with the
531 ``initialexec`` TLS model:
532
533 .. code-block:: llvm
534
535     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
536
537 .. _functionstructure:
538
539 Functions
540 ---------
541
542 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
543 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
544 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
545 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
546 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
547 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
548 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
549 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
550 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
551 and a closing curly brace.
552
553 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
554 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
555 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
556 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
557 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
558 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
559 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
560
561 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
562 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
563 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
564 contains a list of instructions, and ends with a
565 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
566 return).
567
568 The first basic block in a function is special in two ways: it is
569 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
570 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
571 the entry block of a function). Because the block can have no
572 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
573
574 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
575 target supports it, it will emit functions to the section specified.
576
577 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
578 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
579 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
580 is specified, the function is forced to have at least that much
581 alignment. All alignments must be a power of 2.
582
583 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
584 be significant and two identical functions can be merged.
585
586 Syntax::
587
588     define [linkage] [visibility]
589            [cconv] [ret attrs]
590            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
591            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
592            [gc] { ... }
593
594 Aliases
595 -------
596
597 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
598 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
599 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
600 :ref:`visibility style <visibility>`.
601
602 Syntax::
603
604     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
605
606 .. _namedmetadatastructure:
607
608 Named Metadata
609 --------------
610
611 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
612 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
613 operands for a named metadata.
614
615 Syntax::
616
617     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
618     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
619     !1 = metadata !{metadata !"one"}
620     !2 = metadata !{metadata !"two"}
621     ; A named metadata.
622     !name = !{!0, !1, !2}
623
624 .. _paramattrs:
625
626 Parameter Attributes
627 --------------------
628
629 The return type and each parameter of a function type may have a set of
630 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
631 used to communicate additional information about the result or
632 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
633 of the function, not of the function type, so functions with different
634 parameter attributes can have the same function type.
635
636 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
637 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
638 For example:
639
640 .. code-block:: llvm
641
642     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
643     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
644     declare signext i8 @returns_signed_char()
645
646 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
647 ``readonly``) come immediately after the argument list.
648
649 Currently, only the following parameter attributes are defined:
650
651 ``zeroext``
652     This indicates to the code generator that the parameter or return
653     value should be zero-extended to the extent required by the target's
654     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
655     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
656 ``signext``
657     This indicates to the code generator that the parameter or return
658     value should be sign-extended to the extent required by the target's
659     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
660     the callee (for a return value).
661 ``inreg``
662     This indicates that this parameter or return value should be treated
663     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
664     a function call or return (usually, by putting it in a register as
665     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
666     two different kinds of registers). Use of this attribute is
667     target-specific.
668 ``byval``
669     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
670     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
671     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
672     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
673     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
674     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
675     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
676     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
677     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
678     values.
679
680     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
681     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
682     form and the known alignment of the pointer specified to the call
683     site. If the alignment is not specified, then the code generator
684     makes a target-specific assumption.
685
686 ``sret``
687     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
688     structure that is the return value of the function in the source
689     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
690     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
691     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
692     the first parameter. This is not a valid attribute for return
693     values.
694 ``noalias``
695     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
696     the argument or return value do not alias pointer values which are
697     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
698     call to the parent function, dependencies between memory references
699     from before or after the call and from those during the call are
700     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
701     value used in that call. The caller shares the responsibility with
702     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
703     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
704     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
705
706     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
707     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
708     though it is slightly weaker.
709
710     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
711     while LLVM's ``noalias`` is.
712 ``nocapture``
713     This indicates that the callee does not make any copies of the
714     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
715     attribute for return values.
716
717 .. _nest:
718
719 ``nest``
720     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
721     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
722     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
723
724 ``returned``
725     This indicates that the value of the function always returns the value
726     of the parameter as its return value. This is an optimization hint to
727     the code generator when generating the caller, allowing tail call
728     optimization and omission of register saves and restores in some cases;
729     it is not checked or enforced when generating the callee. The parameter
730     and the function return type must be valid operands for the
731     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
732     return values and can only be applied to one parameter.
733
734 .. _gc:
735
736 Garbage Collector Names
737 -----------------------
738
739 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
740 string:
741
742 .. code-block:: llvm
743
744     define void @f() gc "name" { ... }
745
746 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
747 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
748 support the named garbage collection algorithm.
749
750 .. _attrgrp:
751
752 Attribute Groups
753 ----------------
754
755 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
756 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
757 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
758 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
759 group will capture the important command line flags used to build that file.
760
761 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
762 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
763 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
764 different groups are merged.
765
766 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
767 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
768
769 .. code-block:: llvm
770
771    ; Target-independent attributes:
772    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
773
774    ; Target-dependent attributes:
775    attributes #1 = { "no-sse" }
776
777    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
778    define void @f() #0 #1 { ... }
779
780 .. _fnattrs:
781
782 Function Attributes
783 -------------------
784
785 Function attributes are set to communicate additional information about
786 a function. Function attributes are considered to be part of the
787 function, not of the function type, so functions with different function
788 attributes can have the same function type.
789
790 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
791 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
792 example:
793
794 .. code-block:: llvm
795
796     define void @f() noinline { ... }
797     define void @f() alwaysinline { ... }
798     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
799     define void @f() optsize { ... }
800
801 ``alignstack(<n>)``
802     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
803     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
804     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
805     parentheses.
806 ``alwaysinline``
807     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
808     this function into callers whenever possible, ignoring any active
809     inlining size threshold for this caller.
810 ``nonlazybind``
811     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
812     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
813     startup time if the function is not called during program startup.
814 ``inlinehint``
815     This attribute indicates that the source code contained a hint that
816     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
817     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
818     inliner.
819 ``naked``
820     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
821     function. This can have very system-specific consequences.
822 ``nobuiltin``
823     This indicates that the callee function at a call site is not
824     recognized as a built-in function. LLVM will retain the original call
825     and not replace it with equivalent code based on the semantics of the
826     built-in function. This is only valid at call sites, not on function
827     declarations or definitions.
828 ``noduplicate``
829     This attribute indicates that calls to the function cannot be
830     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
831     within its parent function, but may not be duplicated within
832     its parent function.
833
834     A function containing a ``noduplicate`` call may still
835     be an inlining candidate, provided that the call is not
836     duplicated by inlining. That implies that the function has
837     internal linkage and only has one call site, so the original
838     call is dead after inlining.
839 ``noimplicitfloat``
840     This attributes disables implicit floating point instructions.
841 ``noinline``
842     This attribute indicates that the inliner should never inline this
843     function in any situation. This attribute may not be used together
844     with the ``alwaysinline`` attribute.
845 ``noredzone``
846     This attribute indicates that the code generator should not use a
847     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
848 ``noreturn``
849     This function attribute indicates that the function never returns
850     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
851     function ever does dynamically return.
852 ``nounwind``
853     This function attribute indicates that the function never returns
854     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
855     unwind, its runtime behavior is undefined.
856 ``optsize``
857     This attribute suggests that optimization passes and code generator
858     passes make choices that keep the code size of this function low,
859     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
860 ``readnone``
861     This attribute indicates that the function computes its result (or
862     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
863     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
864     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
865     caller functions. It does not write through any pointer arguments
866     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
867     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
868     the ``C++`` exception throwing methods.
869 ``readonly``
870     This attribute indicates that the function does not write through
871     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
872     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
873     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
874     state that may be set in the caller. A readonly function always
875     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
876     called with the same set of arguments and global state. It cannot
877     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
878     methods.
879 ``returns_twice``
880     This attribute indicates that this function can return twice. The C
881     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
882     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
883     functions.
884 ``sanitize_address``
885     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
886     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
887 ``sanitize_memory``
888     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
889     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
890 ``sanitize_thread``
891     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
892     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
893 ``ssp``
894     This attribute indicates that the function should emit a stack
895     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
896     placed on the stack before the local variables that's checked upon
897     return from the function to see if it has been overwritten. A
898     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
899     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
900
901     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
902     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
903     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
904       ``ssp-buffer-size``.
905
906     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
907     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
908     function will have an ``ssp`` attribute.
909 ``sspreq``
910     This attribute indicates that the function should *always* emit a
911     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
912     attribute.
913
914     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
915     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
916     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
917     an ``sspreq`` attribute.
918 ``sspstrong``
919     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
920     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
921     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
922     will enable protectors for functions with:
923
924     - Arrays of any size and type
925     - Aggregates containing an array of any size and type.
926     - Calls to alloca().
927     - Local variables that have had their address taken.
928
929     This overrides the ``ssp`` function attribute.
930
931     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
932     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
933     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
934 ``uwtable``
935     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
936     an unwind table entry be produce for this function even if we can
937     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
938     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
939     units.
940
941 .. _moduleasm:
942
943 Module-Level Inline Assembly
944 ----------------------------
945
946 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
947 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
948 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
949 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
950
951 .. code-block:: llvm
952
953     module asm "inline asm code goes here"
954     module asm "more can go here"
955
956 The strings can contain any character by escaping non-printable
957 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
958 two digit hex code for the number.
959
960 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
961 assembly code is generated.
962
963 Data Layout
964 -----------
965
966 A module may specify a target specific data layout string that specifies
967 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
968 simply:
969
970 .. code-block:: llvm
971
972     target datalayout = "layout specification"
973
974 The *layout specification* consists of a list of specifications
975 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
976 with a letter and may include other information after the letter to
977 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
978 as follows:
979
980 ``E``
981     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
982     the bits with the most significance have the lowest address
983     location.
984 ``e``
985     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
986     is, the bits with the least significance have the lowest address
987     location.
988 ``S<size>``
989     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
990     promotion of stack variables is limited to the natural stack
991     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
992     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
993     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
994     alignment promotions.
995 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
996     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
997     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
998     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
999     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1000     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1001     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1002 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1003     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1004     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1005 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1006     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1007     ``<size>``.
1008 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1009     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1010     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1011     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1012     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1013     targets.
1014 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1015     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1016     ``<size>``.
1017 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1018     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1019     ``<size>``.
1020 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1021     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1022     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1023     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1024     this set are considered to support most general arithmetic operations
1025     efficiently.
1026
1027 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1028 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1029 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1030 specifications are given in this list:
1031
1032 -  ``E`` - big endian
1033 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
1034 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1035 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1036 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1037 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1038 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1039 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1040    alignment of 64-bits
1041 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1042 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1043 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1044 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1045 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1046 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1047 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1048
1049 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1050 following rules:
1051
1052 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1053    that specification is used.
1054 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1055    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1056    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1057    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1058    given the default specifications above, the i7 type will use the
1059    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1060    alignment of i64 (largest specified).
1061 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1062    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1063    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1064    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1065
1066 The function of the data layout string may not be what you expect.
1067 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1068 the code generator should use.
1069
1070 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1071 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1072 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1073 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1074 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1075 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1076 that require precise layout information, but this also prevents those
1077 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1078
1079 .. _pointeraliasing:
1080
1081 Pointer Aliasing Rules
1082 ----------------------
1083
1084 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1085 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1086 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1087 to the following rules:
1088
1089 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1090    value it is *based* on.
1091 -  An address of a global variable is associated with the address range
1092    of the variable's storage.
1093 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1094    address range of the allocated storage.
1095 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1096    address.
1097 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1098    a function not defined within LLVM may be associated with address
1099    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1100    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1101    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1102
1103 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1104 following rules:
1105
1106 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1107    on the first operand of the ``getelementptr``.
1108 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1109    ``bitcast``.
1110 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1111    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1112    the pointer's value.
1113 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1114
1115 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1116 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1117
1118 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1119 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1120 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1121 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1122 alignment of the store.
1123
1124 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1125 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1126 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1127 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1128 alias analysis.
1129
1130 .. _volatile:
1131
1132 Volatile Memory Accesses
1133 ------------------------
1134
1135 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1136 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1137 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1138 volatile operations or change their order of execution relative to other
1139 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1140 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1141 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1142
1143 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1144 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1145 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1146 target-legal volatile load/store instructions.
1147
1148 .. admonition:: Rationale
1149
1150  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1151  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1152  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1153  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1154  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1155  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1156  do not violate the frontend's contract with the language.
1157
1158 .. _memmodel:
1159
1160 Memory Model for Concurrent Operations
1161 --------------------------------------
1162
1163 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1164 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1165 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1166 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1167
1168 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1169
1170 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1171 that
1172
1173 -  Is a superset of single-thread program order, and
1174 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1175    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1176    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1177    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1178    Constraints <ordering>`).
1179
1180 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1181 between a thread and signals executing inside that thread.
1182
1183 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1184 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1185 (defined) write operations (store instructions, atomic
1186 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1187 section, initialized globals are considered to have a write of the
1188 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1189 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1190 may see any write to the same byte, except:
1191
1192 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1193    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1194    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1195 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1196    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1197
1198 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1199
1200 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1201    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1202    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1203    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1204    synchronization.)
1205 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1206    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1207 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1208    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1209 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1210    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1211    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1212    constraints on how the choice is made.
1213 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1214
1215 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1216 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1217 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1218 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1219 than one instruction to read the series of bytes.
1220
1221 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1222 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1223 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1224 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1225 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1226 from an address, introducing a store can change a load that may see
1227 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1228
1229 .. _ordering:
1230
1231 Atomic Memory Ordering Constraints
1232 ----------------------------------
1233
1234 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1235 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1236 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1237 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1238 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1239 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1240 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1241 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1242 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1243 differently since they don't take an address. See that instruction's
1244 documentation for details.
1245
1246 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1247 :doc:`Atomics`.
1248
1249 ``unordered``
1250     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1251     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1252     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1253     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1254     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1255     to make them atomic in any interesting way.
1256 ``monotonic``
1257     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1258     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1259     address. All modification orders must be compatible with the
1260     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1261     orders can be combined to a global total order for the whole program
1262     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1263     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1264     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1265     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1266     happens before another atomic read of the same address, the later
1267     read must see the same value or a later value in the address's
1268     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1269     stronger) operations on the same address. If an address is written
1270     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1271     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1272     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1273     ``memory_order_relaxed``.
1274 ``acquire``
1275     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1276     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1277     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1278 ``release``
1279     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1280     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1281     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1282     complete description; see the C++0x definition of a release
1283     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1284     ``memory_order_release``.
1285 ``acq_rel`` (acquire+release)
1286     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1287     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1288 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1289     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1290     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1291     writes), there is a global total order on all
1292     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1293     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1294     modification orders of all the affected addresses. Each
1295     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1296     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1297     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1298
1299 .. _singlethread:
1300
1301 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1302 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1303 other operations running in the same thread (for example, in signal
1304 handlers).
1305
1306 .. _fastmath:
1307
1308 Fast-Math Flags
1309 ---------------
1310
1311 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1312 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1313 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1314 otherwise unsafe floating point operations
1315
1316 ``nnan``
1317    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1318    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1319    NaNs, but the value of the result is undefined.
1320
1321 ``ninf``
1322    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1323    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1324    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1325
1326 ``nsz``
1327    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1328    argument or result as insignificant.
1329
1330 ``arcp``
1331    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1332    argument rather than perform division.
1333
1334 ``fast``
1335    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1336    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1337    flag implies all the others.
1338
1339 .. _typesystem:
1340
1341 Type System
1342 ===========
1343
1344 The LLVM type system is one of the most important features of the
1345 intermediate representation. Being typed enables a number of
1346 optimizations to be performed on the intermediate representation
1347 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1348 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1349 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1350 not feasible to perform on normal three address code representations.
1351
1352 Type Classifications
1353 --------------------
1354
1355 The types fall into a few useful classifications:
1356
1357
1358 .. list-table::
1359    :header-rows: 1
1360
1361    * - Classification
1362      - Types
1363
1364    * - :ref:`integer <t_integer>`
1365      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1366        ``i64``, ...
1367
1368    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1369      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1370        ``ppc_fp128``
1371
1372
1373    * - first class
1374
1375        .. _t_firstclass:
1376
1377      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1378        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1379        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1380        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1381
1382    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1383      - :ref:`label <t_label>`,
1384        :ref:`void <t_void>`,
1385        :ref:`integer <t_integer>`,
1386        :ref:`floating point <t_floating>`,
1387        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1388        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1389
1390    * - :ref:`derived <t_derived>`
1391      - :ref:`array <t_array>`,
1392        :ref:`function <t_function>`,
1393        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1394        :ref:`structure <t_struct>`,
1395        :ref:`vector <t_vector>`,
1396        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1397
1398 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1399 Values of these types are the only ones which can be produced by
1400 instructions.
1401
1402 .. _t_primitive:
1403
1404 Primitive Types
1405 ---------------
1406
1407 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1408 system.
1409
1410 .. _t_integer:
1411
1412 Integer Type
1413 ^^^^^^^^^^^^
1414
1415 Overview:
1416 """""""""
1417
1418 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1419 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1420 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1421
1422 Syntax:
1423 """""""
1424
1425 ::
1426
1427       iN
1428
1429 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1430 value.
1431
1432 Examples:
1433 """""""""
1434
1435 +----------------+------------------------------------------------+
1436 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1437 +----------------+------------------------------------------------+
1438 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1439 +----------------+------------------------------------------------+
1440 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1441 +----------------+------------------------------------------------+
1442
1443 .. _t_floating:
1444
1445 Floating Point Types
1446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1447
1448 .. list-table::
1449    :header-rows: 1
1450
1451    * - Type
1452      - Description
1453
1454    * - ``half``
1455      - 16-bit floating point value
1456
1457    * - ``float``
1458      - 32-bit floating point value
1459
1460    * - ``double``
1461      - 64-bit floating point value
1462
1463    * - ``fp128``
1464      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1465
1466    * - ``x86_fp80``
1467      -  80-bit floating point value (X87)
1468
1469    * - ``ppc_fp128``
1470      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1471
1472 .. _t_x86mmx:
1473
1474 X86mmx Type
1475 ^^^^^^^^^^^
1476
1477 Overview:
1478 """""""""
1479
1480 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1481 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1482 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1483 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1484 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1485 of this type.
1486
1487 Syntax:
1488 """""""
1489
1490 ::
1491
1492       x86mmx
1493
1494 .. _t_void:
1495
1496 Void Type
1497 ^^^^^^^^^
1498
1499 Overview:
1500 """""""""
1501
1502 The void type does not represent any value and has no size.
1503
1504 Syntax:
1505 """""""
1506
1507 ::
1508
1509       void
1510
1511 .. _t_label:
1512
1513 Label Type
1514 ^^^^^^^^^^
1515
1516 Overview:
1517 """""""""
1518
1519 The label type represents code labels.
1520
1521 Syntax:
1522 """""""
1523
1524 ::
1525
1526       label
1527
1528 .. _t_metadata:
1529
1530 Metadata Type
1531 ^^^^^^^^^^^^^
1532
1533 Overview:
1534 """""""""
1535
1536 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1537 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1538
1539 Syntax:
1540 """""""
1541
1542 ::
1543
1544       metadata
1545
1546 .. _t_derived:
1547
1548 Derived Types
1549 -------------
1550
1551 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1552 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1553 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1554 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1555 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1556 as the element type of another array.
1557
1558 .. _t_aggregate:
1559
1560 Aggregate Types
1561 ^^^^^^^^^^^^^^^
1562
1563 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1564 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1565 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1566 aggregate types.
1567
1568 .. _t_array:
1569
1570 Array Type
1571 ^^^^^^^^^^
1572
1573 Overview:
1574 """""""""
1575
1576 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1577 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1578 elements) and an underlying data type.
1579
1580 Syntax:
1581 """""""
1582
1583 ::
1584
1585       [<# elements> x <elementtype>]
1586
1587 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1588 be any type with a size.
1589
1590 Examples:
1591 """""""""
1592
1593 +------------------+--------------------------------------+
1594 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1595 +------------------+--------------------------------------+
1596 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1597 +------------------+--------------------------------------+
1598 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1599 +------------------+--------------------------------------+
1600
1601 Here are some examples of multidimensional arrays:
1602
1603 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1604 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1605 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1606 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1607 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1608 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1609 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1610
1611 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1612 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1613 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1614 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1615 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1616 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1617 example.
1618
1619 .. _t_function:
1620
1621 Function Type
1622 ^^^^^^^^^^^^^
1623
1624 Overview:
1625 """""""""
1626
1627 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1628 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1629 of a function type is a first class type or a void type.
1630
1631 Syntax:
1632 """""""
1633
1634 ::
1635
1636       <returntype> (<parameter list>)
1637
1638 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1639 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1640 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1641 Variable argument functions can access their arguments with the
1642 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1643 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1644
1645 Examples:
1646 """""""""
1647
1648 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1649 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1650 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1651 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1652 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1653 | ``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. |
1654 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1655 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1656 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1657
1658 .. _t_struct:
1659
1660 Structure Type
1661 ^^^^^^^^^^^^^^
1662
1663 Overview:
1664 """""""""
1665
1666 The structure type is used to represent a collection of data members
1667 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1668 a size.
1669
1670 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1671 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1672 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1673 '``insertvalue``' instructions.
1674
1675 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1676 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1677 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1678 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1679 required to match what the underlying code generator expects.
1680
1681 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1682 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1683 identified types are always defined at the top level with a name.
1684 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1685 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1686 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1687
1688 Syntax:
1689 """""""
1690
1691 ::
1692
1693       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1694       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1695
1696 Examples:
1697 """""""""
1698
1699 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1700 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1701 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1702 | ``{ 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``.  |
1703 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1704 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1705 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1706
1707 .. _t_opaque:
1708
1709 Opaque Structure Types
1710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1711
1712 Overview:
1713 """""""""
1714
1715 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1716 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1717 notion of a forward declared structure.
1718
1719 Syntax:
1720 """""""
1721
1722 ::
1723
1724       %X = type opaque
1725       %52 = type opaque
1726
1727 Examples:
1728 """""""""
1729
1730 +--------------+-------------------+
1731 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1732 +--------------+-------------------+
1733
1734 .. _t_pointer:
1735
1736 Pointer Type
1737 ^^^^^^^^^^^^
1738
1739 Overview:
1740 """""""""
1741
1742 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1743 commonly used to reference objects in memory.
1744
1745 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1746 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1747 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1748 are target-specific.
1749
1750 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1751 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1752
1753 Syntax:
1754 """""""
1755
1756 ::
1757
1758       <type> *
1759
1760 Examples:
1761 """""""""
1762
1763 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1764 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1765 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1766 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1767 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1768 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1769 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1770
1771 .. _t_vector:
1772
1773 Vector Type
1774 ^^^^^^^^^^^
1775
1776 Overview:
1777 """""""""
1778
1779 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1780 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1781 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1782 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1783 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1784
1785 Syntax:
1786 """""""
1787
1788 ::
1789
1790       < <# elements> x <elementtype> >
1791
1792 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1793 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1794 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1795
1796 Examples:
1797 """""""""
1798
1799 +-------------------+--------------------------------------------------+
1800 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1801 +-------------------+--------------------------------------------------+
1802 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1803 +-------------------+--------------------------------------------------+
1804 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1805 +-------------------+--------------------------------------------------+
1806 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1807 +-------------------+--------------------------------------------------+
1808
1809 Constants
1810 =========
1811
1812 LLVM has several different basic types of constants. This section
1813 describes them all and their syntax.
1814
1815 Simple Constants
1816 ----------------
1817
1818 **Boolean constants**
1819     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1820     of the ``i1`` type.
1821 **Integer constants**
1822     Standard integers (such as '4') are constants of the
1823     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1824     integer types.
1825 **Floating point constants**
1826     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1827     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1828     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1829     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1830     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1831     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1832     point <t_floating>` type.
1833 **Null pointer constants**
1834     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1835     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1836
1837 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1838 floating point constants. For example, the form
1839 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1840 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1841 constants are required (and the only time that they are generated by the
1842 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1843 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1844 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1845 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1846 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1847
1848 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1849 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1850 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1851 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1852 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1853 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1854 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1855 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1856 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1857 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1858 will only work if they match the long double format on your target.
1859 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1860 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1861 (sign bit at the left).
1862
1863 There are no constants of type x86mmx.
1864
1865 Complex Constants
1866 -----------------
1867
1868 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1869 constants and smaller complex constants.
1870
1871 **Structure constants**
1872     Structure constants are represented with notation similar to
1873     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1874     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1875     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1876     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1877     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1878     must match those specified by the type.
1879 **Array constants**
1880     Array constants are represented with notation similar to array type
1881     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1882     square brackets (``[]``)). For example:
1883     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1884     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1885     match those specified by the type.
1886 **Vector constants**
1887     Vector constants are represented with notation similar to vector
1888     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1889     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1890     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1891     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1892     elements must match those specified by the type.
1893 **Zero initialization**
1894     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1895     value to zero of *any* type, including scalar and
1896     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1897     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1898     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1899 **Metadata node**
1900     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1901     type <t_metadata>`. For example:
1902     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1903     constants that are meant to be interpreted as part of the
1904     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1905     information such as debug info.
1906
1907 Global Variable and Function Addresses
1908 --------------------------------------
1909
1910 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1911 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1912 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1913 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1914 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1915 file:
1916
1917 .. code-block:: llvm
1918
1919     @X = global i32 17
1920     @Y = global i32 42
1921     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1922
1923 .. _undefvalues:
1924
1925 Undefined Values
1926 ----------------
1927
1928 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1929 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1930 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1931 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1932
1933 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1934 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1935 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1936 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1937
1938 .. code-block:: llvm
1939
1940       %A = add %X, undef
1941       %B = sub %X, undef
1942       %C = xor %X, undef
1943     Safe:
1944       %A = undef
1945       %B = undef
1946       %C = undef
1947
1948 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1949 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1950
1951 .. code-block:: llvm
1952
1953       %A = or %X, undef
1954       %B = and %X, undef
1955     Safe:
1956       %A = -1
1957       %B = 0
1958     Unsafe:
1959       %A = undef
1960       %B = undef
1961
1962 These logical operations have bits that are not always affected by the
1963 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1964 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1965 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1966 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1967 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1968 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1969 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1970 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1971
1972 .. code-block:: llvm
1973
1974       %A = select undef, %X, %Y
1975       %B = select undef, 42, %Y
1976       %C = select %X, %Y, undef
1977     Safe:
1978       %A = %X     (or %Y)
1979       %B = 42     (or %Y)
1980       %C = %Y
1981     Unsafe:
1982       %A = undef
1983       %B = undef
1984       %C = undef
1985
1986 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1987 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1988 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1989 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1990 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1991 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1992 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1993
1994 .. code-block:: llvm
1995
1996       %A = xor undef, undef
1997
1998       %B = undef
1999       %C = xor %B, %B
2000
2001       %D = undef
2002       %E = icmp lt %D, 4
2003       %F = icmp gte %D, 4
2004
2005     Safe:
2006       %A = undef
2007       %B = undef
2008       %C = undef
2009       %D = undef
2010       %E = undef
2011       %F = undef
2012
2013 This example points out that two '``undef``' operands are not
2014 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2015 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2016 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2017 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2018 its value over its "live range". This is true because the variable
2019 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2020 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2021 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2022 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2023 uses with" concept would not hold.
2024
2025 .. code-block:: llvm
2026
2027       %A = fdiv undef, %X
2028       %B = fdiv %X, undef
2029     Safe:
2030       %A = undef
2031     b: unreachable
2032
2033 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2034 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2035 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2036 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2037 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2038 However, in the second example, we can make a more aggressive
2039 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2040 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2041 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2042 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2043 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2044 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2045
2046 .. code-block:: llvm
2047
2048     a:  store undef -> %X
2049     b:  store %X -> undef
2050     Safe:
2051     a: <deleted>
2052     b: unreachable
2053
2054 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2055 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2056 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2057 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2058 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2059
2060 .. _poisonvalues:
2061
2062 Poison Values
2063 -------------
2064
2065 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2066 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2067 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2068 which results in undefined behavior.
2069
2070 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2071 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2072 the ``nsw`` flag.
2073
2074 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2075
2076 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2077 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2078    their dynamic predecessor basic block.
2079 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2080    in the dynamic callers of their functions.
2081 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2082    instructions that dynamically transfer control back to them.
2083 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2084    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2085    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2086 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2087    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2088    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2089    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2090 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2091    most recent preceding instruction with externally visible side
2092    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2093    operations <volatile>`.)
2094 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2095    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2096    multiple successors and the instruction is always executed when
2097    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2098    when control is transferred to another.
2099 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2100    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2101    be different if the terminator had transferred control to a different
2102    successor.
2103 -  Dependence is transitive.
2104
2105 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2106 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2107 on a poison value has undefined behavior.
2108
2109 Here are some examples:
2110
2111 .. code-block:: llvm
2112
2113     entry:
2114       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2115       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2116       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2117       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2118
2119       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2120       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2121
2122       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2123
2124       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2125       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2126       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2127       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2128
2129       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2130       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2131
2132     true:
2133       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2134                                            ; it has undefined behavior.
2135       br label %end
2136
2137     end:
2138       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2139                                            ; Both edges into this PHI are
2140                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2141                                            ; always results in a poison value.
2142
2143       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2144                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2145                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2146
2147       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2148                                            ; The same branch again, but this time the
2149                                            ; true block doesn't have side effects.
2150
2151     second_true:
2152       ; No side effects!
2153       ret void
2154
2155     second_end:
2156       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2157                                            ; on the store in %end. Also, it is
2158                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2159                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2160                                            ; behavior in this example).
2161
2162 .. _blockaddress:
2163
2164 Addresses of Basic Blocks
2165 -------------------------
2166
2167 ``blockaddress(@function, %block)``
2168
2169 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2170 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2171 Taking the address of the entry block is illegal.
2172
2173 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2174 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2175 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2176 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2177 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2178 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2179 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2180 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2181 instruction.
2182
2183 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2184 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2185
2186 Constant Expressions
2187 --------------------
2188
2189 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2190 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2191 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2192 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2193 The following is the syntax for constant expressions:
2194
2195 ``trunc (CST to TYPE)``
2196     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2197     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2198 ``zext (CST to TYPE)``
2199     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2200     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2201 ``sext (CST to TYPE)``
2202     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2203     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2204 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2205     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2206     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2207     must be floating point.
2208 ``fpext (CST to TYPE)``
2209     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2210     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2211     floating point.
2212 ``fptoui (CST to TYPE)``
2213     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2214     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2215     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2216     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2217     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2218 ``fptosi (CST to TYPE)``
2219     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2220     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2221     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2222     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2223     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2224 ``uitofp (CST to TYPE)``
2225     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2226     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2227     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2228     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2229     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2230 ``sitofp (CST to TYPE)``
2231     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2232     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2233     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2234     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2235     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2236 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2237     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2238     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2239     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2240     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2241 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2242     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2243     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2244     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2245     This one is *really* dangerous!
2246 ``bitcast (CST to TYPE)``
2247     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2248     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2249     instruction <i_bitcast>`.
2250 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2251     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2252     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2253     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2254     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2255 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2256     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2257 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2258     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2259 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2260     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2261 ``extractelement (VAL, IDX)``
2262     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2263     constants.
2264 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2265     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2266     constants.
2267 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2268     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2269     constants.
2270 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2271     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2272     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2273     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2274     least one index value must be specified.
2275 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2276     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2277     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2278     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2279     value must be specified.
2280 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2281     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2282     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2283     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2284     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2285     operations on floating point values are allowed).
2286
2287 Other Values
2288 ============
2289
2290 Inline Assembler Expressions
2291 ----------------------------
2292
2293 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2294 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2295 value represents the inline assembler as a string (containing the
2296 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2297 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2298 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2299 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2300 assembler expression is:
2301
2302 .. code-block:: llvm
2303
2304     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2305
2306 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2307 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2308 Thus, typically we have:
2309
2310 .. code-block:: llvm
2311
2312     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2313
2314 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2315 marked as having side effects. This is done through the use of the
2316 '``sideeffect``' keyword, like so:
2317
2318 .. code-block:: llvm
2319
2320     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2321
2322 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2323 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2324 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2325 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2326 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2327 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2328
2329 .. code-block:: llvm
2330
2331     call void asm alignstack "eieio", ""()
2332
2333 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2334 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2335 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2336 the only supported dialects. An example is:
2337
2338 .. code-block:: llvm
2339
2340     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2341
2342 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2343 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2344 keyword last.
2345
2346 Inline Asm Metadata
2347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2348
2349 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2350 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2351 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2352 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2353 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2354 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2355 it. For example:
2356
2357 .. code-block:: llvm
2358
2359     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2360     ...
2361     !42 = !{ i32 1234567 }
2362
2363 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2364 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2365 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2366 occurs on.
2367
2368 .. _metadata:
2369
2370 Metadata Nodes and Metadata Strings
2371 -----------------------------------
2372
2373 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2374 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2375 code generator. One example application of metadata is source-level
2376 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2377 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2378 preceding exclamation point ('``!``').
2379
2380 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2381 contain any character by escaping non-printable characters with
2382 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2383 "``!"test\00"``".
2384
2385 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2386 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2387 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2388 their operand. For example:
2389
2390 .. code-block:: llvm
2391
2392     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2393
2394 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2395 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2396 example:
2397
2398 .. code-block:: llvm
2399
2400     !foo =  metadata !{!4, !3}
2401
2402 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2403 function is using two metadata arguments:
2404
2405 .. code-block:: llvm
2406
2407     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2408
2409 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2410 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2411
2412 .. code-block:: llvm
2413
2414     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2415
2416 More information about specific metadata nodes recognized by the
2417 optimizers and code generator is found below.
2418
2419 '``tbaa``' Metadata
2420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2421
2422 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2423 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2424 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2425 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2426 custom alias analysis behavior for other languages.
2427
2428 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2429 to three fields, e.g.:
2430
2431 .. code-block:: llvm
2432
2433     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2434     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2435     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2436     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2437
2438 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2439 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2440 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2441 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2442 common names.
2443
2444 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2445 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2446 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2447 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2448 from multiple front-ends is handled conservatively.
2449
2450 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2451 indicates that the type is "constant" (meaning
2452 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2453 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2454
2455 '``tbaa.struct``' Metadata
2456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2457
2458 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2459 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2460 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2461 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2462 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2463 of the aggregate.
2464
2465 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2466 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2467
2468 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2469 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2470 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2471 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2472 its tbaa tag. e.g.:
2473
2474 .. code-block:: llvm
2475
2476     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2477
2478 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2479 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2480 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2481
2482 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2483 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2484 does not carry useful data and need not be preserved.
2485
2486 '``fpmath``' Metadata
2487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2488
2489 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2490 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2491 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2492 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2493 it. ULP is defined as follows:
2494
2495     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2496     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2497     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2498     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2499     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2500
2501 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2502 number representing the maximum relative error, for example:
2503
2504 .. code-block:: llvm
2505
2506     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2507
2508 '``range``' Metadata
2509 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2510
2511 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2512 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2513 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2514 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2515 pair has the following properties:
2516
2517 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2518 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2519 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2520 -  The range is allowed to wrap.
2521 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2522    ``a!=b``.
2523
2524 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2525 they must be non-contiguous.
2526
2527 Examples:
2528
2529 .. code-block:: llvm
2530
2531       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2532       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2533       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2534       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2535     ...
2536     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2537     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2538     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2539     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2540
2541 '``llvm.loop``'
2542 ^^^^^^^^^^^^^^^
2543
2544 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2545 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2546 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2547 guaranteed to be separate for each loop. The loop-level metadata is prefixed
2548 with ``llvm.loop``.
2549
2550 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2551 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2552 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2553 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2554 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2555 constructs:
2556
2557 .. code-block:: llvm
2558
2559     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2560     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2561
2562
2563 '``llvm.loop.parallel``' Metadata
2564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2565
2566 This loop metadata can be used to communicate that a loop should be considered
2567 a parallel loop. The semantics of parallel loops in this case is the one
2568 with the strongest cross-iteration instruction ordering freedom: the
2569 iterations in the loop can be considered completely independent of each
2570 other (also known as embarrassingly parallel loops).
2571
2572 This metadata can originate from a programming language with parallel loop
2573 constructs. In such a case it is completely the programmer's responsibility
2574 to ensure the instructions from the different iterations of the loop can be
2575 executed in an arbitrary order, in parallel, or intertwined. No loop-carried
2576 dependency checking at all must be expected from the compiler.
2577
2578 In order to fulfill the LLVM requirement for metadata to be safely ignored,
2579 it is important to ensure that a parallel loop is converted to
2580 a sequential loop in case an optimization (agnostic of the parallel loop
2581 semantics) converts the loop back to such. This happens when new memory
2582 accesses that do not fulfill the requirement of free ordering across iterations
2583 are added to the loop. Therefore, this metadata is required, but not
2584 sufficient, to consider the loop at hand a parallel loop. For a loop
2585 to be parallel,  all its memory accessing instructions need to be
2586 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refer
2587 to the same loop identifier metadata that identify the loop at hand.
2588
2589 '``llvm.mem``'
2590 ^^^^^^^^^^^^^^^
2591
2592 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2593 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2594
2595 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2597
2598 For a loop to be parallel, in addition to using
2599 the ``llvm.loop.parallel`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2600 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2601 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2602 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2603 the loop, despite it possibly using the ``llvm.loop.parallel`` metadata,
2604 must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2605 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2606 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2607 body.
2608
2609 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2610 both ``llvm.loop.parallel`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2611 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2612
2613 .. code-block:: llvm
2614
2615    for.body:
2616    ...
2617    %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2618    ...
2619    store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2620    ...
2621    br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop.parallel !0
2622
2623    for.end:
2624    ...
2625    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2626
2627 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2628 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2629 the loop identifier metadata node directly:
2630
2631 .. code-block:: llvm
2632
2633    outer.for.body:
2634    ...
2635
2636    inner.for.body:
2637    ...
2638    %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2639    ...
2640    store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2641    ...
2642    br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop.parallel !1
2643
2644    inner.for.end:
2645    ...
2646    %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2647    ...
2648    store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2649    ...
2650    br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop.parallel !2
2651
2652    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2653    ...
2654    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of parallel loop identifiers
2655    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner parallel loop
2656    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer parallel loop
2657
2658
2659 Module Flags Metadata
2660 =====================
2661
2662 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2663 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2664 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2665 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2666 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2667 look it up.
2668
2669 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2670 Each triplet has the following form:
2671
2672 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2673    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2674    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2675    described below.
2676 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2677    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2678    including entries with the **Require** behavior).
2679 -  The third element is the value of the flag.
2680
2681 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2682 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2683 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2684 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2685 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2686 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2687
2688 The following behaviors are supported:
2689
2690 .. list-table::
2691    :header-rows: 1
2692    :widths: 10 90
2693
2694    * - Value
2695      - Behavior
2696
2697    * - 1
2698      - **Error**
2699            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2700            is that of the operands.
2701
2702    * - 2
2703      - **Warning**
2704            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2705            operand for the flag from the first module being linked.
2706
2707    * - 3
2708      - **Require**
2709            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2710            specified value after linking is performed. The value must be a
2711            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2712            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2713            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2714            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2715            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2716
2717    * - 4
2718      - **Override**
2719            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2720            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2721            differ, an error will be emitted.
2722
2723    * - 5
2724      - **Append**
2725            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2726
2727    * - 6
2728      - **AppendUnique**
2729            Appends the two values, which are required to be metadata
2730            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2731            during the append operation.
2732
2733 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2734 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2735 value) or **Override**.
2736
2737 An example of module flags:
2738
2739 .. code-block:: llvm
2740
2741     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2742     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2743     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2744     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2745       metadata !{
2746         metadata !"foo", i32 1
2747       }
2748     }
2749     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2750
2751 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2752    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2753    values are not equal.
2754
2755 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2756    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2757    '37'.
2758
2759 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2760    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2761    warning if their values are not equal.
2762
2763 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2764
2765    ::
2766
2767        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2768
2769    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2770    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2771    performed.
2772
2773 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2774 ----------------------------------------------------
2775
2776 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2777 collection in a special section called "image info". The metadata
2778 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2779 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2780 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2781 be merged rather than appended together.
2782
2783 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2784 following key-value pairs:
2785
2786 .. list-table::
2787    :header-rows: 1
2788    :widths: 30 70
2789
2790    * - Key
2791      - Value
2792
2793    * - ``Objective-C Version``
2794      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2795
2796    * - ``Objective-C Image Info Version``
2797      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2798        always 0.
2799
2800    * - ``Objective-C Image Info Section``
2801      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2802        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2803        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2804        Objective-C ABI version 2.
2805
2806    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2807      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2808        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2809        collection supported.
2810
2811    * - ``Objective-C GC Only``
2812      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2813        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2814        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2815
2816 Some important flag interactions:
2817
2818 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2819    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2820    2, then the resulting module has the
2821    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2822 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2823    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2824
2825 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2826 --------------------------------------------
2827
2828 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2829 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2830 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2831 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2832
2833 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2834 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2835 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2836 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2837 list of metadata strings defining linker options.
2838
2839 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2840 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2841 framework::
2842
2843     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
2844        metadata !{
2845           metadata !{ metadata !"-lz" },
2846           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2847     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2848
2849 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2850 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2851 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2852 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2853 assembly writer or object file emitter.
2854
2855 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2856 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2857 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2858
2859 Intrinsic Global Variables
2860 ==========================
2861
2862 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2863 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2864 All globals of this sort should have a section specified as
2865 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2866 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2867
2868 The '``llvm.used``' Global Variable
2869 -----------------------------------
2870
2871 The ``@llvm.used`` global is an array which has
2872  :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2873 pointers to global variables, functions and aliases which may optionally have a
2874 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2875 use of it is:
2876
2877 .. code-block:: llvm
2878
2879     @X = global i8 4
2880     @Y = global i32 123
2881
2882     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2883        i8* @X,
2884        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2885     ], section "llvm.metadata"
2886
2887 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
2888 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
2889 symbol that it cannot see. For example, if a variable has internal linkage and
2890 no references other than that from the ``@llvm.used`` list, it cannot be
2891 deleted. This is commonly used to represent references from inline asms and
2892 other things the compiler cannot "see", and corresponds to
2893 "``attribute((used))``" in GNU C.
2894
2895 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2896 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2897 molesting the symbol.
2898
2899 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2900 --------------------------------------------
2901
2902 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2903 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2904 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2905 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2906 by ``@llvm.used``.
2907
2908 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2909 and should not be exposed to source languages.
2910
2911 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2912 -------------------------------------------
2913
2914 .. code-block:: llvm
2915
2916     %0 = type { i32, void ()* }
2917     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2918
2919 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2920 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2921 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2922 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2923 is not defined.
2924
2925 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2926 -------------------------------------------
2927
2928 .. code-block:: llvm
2929
2930     %0 = type { i32, void ()* }
2931     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2932
2933 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2934 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2935 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2936 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2937 defined.
2938
2939 Instruction Reference
2940 =====================
2941
2942 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2943 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2944 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2945 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2946 :ref:`other instructions <otherops>`.
2947
2948 .. _terminators:
2949
2950 Terminator Instructions
2951 -----------------------
2952
2953 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2954 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2955 block should be executed after the current block is finished. These
2956 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2957 control flow, not values (the one exception being the
2958 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2959
2960 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2961 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2962 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2963 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2964
2965 .. _i_ret:
2966
2967 '``ret``' Instruction
2968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2969
2970 Syntax:
2971 """""""
2972
2973 ::
2974
2975       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2976       ret void                 ; Return from void function
2977
2978 Overview:
2979 """""""""
2980
2981 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2982 a value) from a function back to the caller.
2983
2984 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2985 value and then causes control flow, and one that just causes control
2986 flow to occur.
2987
2988 Arguments:
2989 """"""""""
2990
2991 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2992 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2993 class <t_firstclass>`' type.
2994
2995 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2996 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2997 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2998 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2999 value.
3000
3001 Semantics:
3002 """"""""""
3003
3004 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3005 the calling function's context. If the caller is a
3006 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3007 instruction after the call. If the caller was an
3008 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3009 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3010 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3011 value.
3012
3013 Example:
3014 """"""""
3015
3016 .. code-block:: llvm
3017
3018       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3019       ret void                        ; Return from a void function
3020       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3021
3022 .. _i_br:
3023
3024 '``br``' Instruction
3025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3026
3027 Syntax:
3028 """""""
3029
3030 ::
3031
3032       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3033       br label <dest>          ; Unconditional branch
3034
3035 Overview:
3036 """""""""
3037
3038 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3039 different basic block in the current function. There are two forms of
3040 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3041 unconditional branch.
3042
3043 Arguments:
3044 """"""""""
3045
3046 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3047 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3048 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3049
3050 Semantics:
3051 """"""""""
3052
3053 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3054 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3055 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3056 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3057
3058 Example:
3059 """"""""
3060
3061 .. code-block:: llvm
3062
3063     Test:
3064       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3065       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3066     IfEqual:
3067       ret i32 1
3068     IfUnequal:
3069       ret i32 0
3070
3071 .. _i_switch:
3072
3073 '``switch``' Instruction
3074 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3075
3076 Syntax:
3077 """""""
3078
3079 ::
3080
3081       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3082
3083 Overview:
3084 """""""""
3085
3086 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3087 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3088 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3089 destinations.
3090
3091 Arguments:
3092 """"""""""
3093
3094 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3095 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3096 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3097 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3098
3099 Semantics:
3100 """"""""""
3101
3102 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3103 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3104 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3105 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3106 to the default destination.
3107
3108 Implementation:
3109 """""""""""""""
3110
3111 Depending on properties of the target machine and the particular
3112 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3113 different ways. For example, it could be generated as a series of
3114 chained conditional branches or with a lookup table.
3115
3116 Example:
3117 """"""""
3118
3119 .. code-block:: llvm
3120
3121      ; Emulate a conditional br instruction
3122      %Val = zext i1 %value to i32
3123      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3124
3125      ; Emulate an unconditional br instruction
3126      switch i32 0, label %dest [ ]
3127
3128      ; Implement a jump table:
3129      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3130                                          i32 1, label %onone
3131                                          i32 2, label %ontwo ]
3132
3133 .. _i_indirectbr:
3134
3135 '``indirectbr``' Instruction
3136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3137
3138 Syntax:
3139 """""""
3140
3141 ::
3142
3143       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3144
3145 Overview:
3146 """""""""
3147
3148 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3149 label within the current function, whose address is specified by
3150 "``address``". Address must be derived from a
3151 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3152
3153 Arguments:
3154 """"""""""
3155
3156 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3157 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3158 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3159 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3160
3161 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3162 accurate understanding of the CFG.
3163
3164 Semantics:
3165 """"""""""
3166
3167 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3168 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3169 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3170 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3171
3172 Implementation:
3173 """""""""""""""
3174
3175 This is typically implemented with a jump through a register.
3176
3177 Example:
3178 """"""""
3179
3180 .. code-block:: llvm
3181
3182      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3183
3184 .. _i_invoke:
3185
3186 '``invoke``' Instruction
3187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3188
3189 Syntax:
3190 """""""
3191
3192 ::
3193
3194       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3195                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3196
3197 Overview:
3198 """""""""
3199
3200 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3201 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3202 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3203 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3204 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3205 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3206 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3207 nearest "exception" label.
3208
3209 The '``exception``' label is a `landing
3210 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3211 '``exception``' label is required to have the
3212 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3213 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3214 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3215 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3216 instruction, so that the important information contained within the
3217 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3218
3219 Arguments:
3220 """"""""""
3221
3222 This instruction requires several arguments:
3223
3224 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3225    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3226    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3227 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3228    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3229    are valid here.
3230 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3231    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3232    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3233    branching off an arbitrary pointer to function value.
3234 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3235    function to be invoked.
3236 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3237    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3238    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3239    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3240    extra arguments can be specified.
3241 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3242    executes a '``ret``' instruction.
3243 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3244    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3245    mechanism.
3246 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3247    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3248    attributes are valid here.
3249
3250 Semantics:
3251 """"""""""
3252
3253 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3254 instruction in most regards. The primary difference is that it
3255 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3256 library to unwind the stack.
3257
3258 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3259 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3260 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3261 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3262
3263 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3264 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3265 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3266 return value is available.
3267
3268 Example:
3269 """"""""
3270
3271 .. code-block:: llvm
3272
3273       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3274                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3275       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3276                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3277
3278 .. _i_resume:
3279
3280 '``resume``' Instruction
3281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3282
3283 Syntax:
3284 """""""
3285
3286 ::
3287
3288       resume <type> <value>
3289
3290 Overview:
3291 """""""""
3292
3293 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3294 successors.
3295
3296 Arguments:
3297 """"""""""
3298
3299 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3300 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3301 function.
3302
3303 Semantics:
3304 """"""""""
3305
3306 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3307 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3308 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3309
3310 Example:
3311 """"""""
3312
3313 .. code-block:: llvm
3314
3315       resume { i8*, i32 } %exn
3316
3317 .. _i_unreachable:
3318
3319 '``unreachable``' Instruction
3320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3321
3322 Syntax:
3323 """""""
3324
3325 ::
3326
3327       unreachable
3328
3329 Overview:
3330 """""""""
3331
3332 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3333 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3334 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3335 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3336
3337 Semantics:
3338 """"""""""
3339
3340 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3341
3342 .. _binaryops:
3343
3344 Binary Operations
3345 -----------------
3346
3347 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3348 They require two operands of the same type, execute an operation on
3349 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3350 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3351 result value has the same type as its operands.
3352
3353 There are several different binary operators:
3354
3355 .. _i_add:
3356
3357 '``add``' Instruction
3358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3359
3360 Syntax:
3361 """""""
3362
3363 ::
3364
3365       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3366       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3367       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3368       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3369
3370 Overview:
3371 """""""""
3372
3373 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3374
3375 Arguments:
3376 """"""""""
3377
3378 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3379 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3380 arguments must have identical types.
3381
3382 Semantics:
3383 """"""""""
3384
3385 The value produced is the integer sum of the two operands.
3386
3387 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3388 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3389 the result.
3390
3391 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3392 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3393
3394 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3395 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3396 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3397 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3398
3399 Example:
3400 """"""""
3401
3402 .. code-block:: llvm
3403
3404       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3405
3406 .. _i_fadd:
3407
3408 '``fadd``' Instruction
3409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3410
3411 Syntax:
3412 """""""
3413
3414 ::
3415
3416       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3417
3418 Overview:
3419 """""""""
3420
3421 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3422
3423 Arguments:
3424 """"""""""
3425
3426 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3427 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3428 Both arguments must have identical types.
3429
3430 Semantics:
3431 """"""""""
3432
3433 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3434 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3435 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3436 optimizations:
3437
3438 Example:
3439 """"""""
3440
3441 .. code-block:: llvm
3442
3443       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3444
3445 '``sub``' Instruction
3446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3447
3448 Syntax:
3449 """""""
3450
3451 ::
3452
3453       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3454       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3455       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3456       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3457
3458 Overview:
3459 """""""""
3460
3461 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3462
3463 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3464 instruction present in most other intermediate representations.
3465
3466 Arguments:
3467 """"""""""
3468
3469 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3470 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3471 arguments must have identical types.
3472
3473 Semantics:
3474 """"""""""
3475
3476 The value produced is the integer difference of the two operands.
3477
3478 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3479 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3480 the result.
3481
3482 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3483 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3484
3485 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3486 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3487 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3488 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3489
3490 Example:
3491 """"""""
3492
3493 .. code-block:: llvm
3494
3495       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3496       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3497
3498 .. _i_fsub:
3499
3500 '``fsub``' Instruction
3501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3502
3503 Syntax:
3504 """""""
3505
3506 ::
3507
3508       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3509
3510 Overview:
3511 """""""""
3512
3513 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3514
3515 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3516 instruction present in most other intermediate representations.
3517
3518 Arguments:
3519 """"""""""
3520
3521 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3522 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3523 Both arguments must have identical types.
3524
3525 Semantics:
3526 """"""""""
3527
3528 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3529 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3530 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3531 unsafe floating point optimizations:
3532
3533 Example:
3534 """"""""
3535
3536 .. code-block:: llvm
3537
3538       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3539       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3540
3541 '``mul``' Instruction
3542 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3543
3544 Syntax:
3545 """""""
3546
3547 ::
3548
3549       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3550       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3551       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3552       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3553
3554 Overview:
3555 """""""""
3556
3557 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3558
3559 Arguments:
3560 """"""""""
3561
3562 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3563 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3564 arguments must have identical types.
3565
3566 Semantics:
3567 """"""""""
3568
3569 The value produced is the integer product of the two operands.
3570
3571 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3572 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3573 bit width of the result.
3574
3575 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3576 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3577 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3578 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3579 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3580 product.
3581
3582 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3583 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3584 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3585 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3586
3587 Example:
3588 """"""""
3589
3590 .. code-block:: llvm
3591
3592       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3593
3594 .. _i_fmul:
3595
3596 '``fmul``' Instruction
3597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3598
3599 Syntax:
3600 """""""
3601
3602 ::
3603
3604       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3605
3606 Overview:
3607 """""""""
3608
3609 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3610
3611 Arguments:
3612 """"""""""
3613
3614 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3615 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3616 Both arguments must have identical types.
3617
3618 Semantics:
3619 """"""""""
3620
3621 The value produced is the floating point product of the two operands.
3622 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3623 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3624 unsafe floating point optimizations:
3625
3626 Example:
3627 """"""""
3628
3629 .. code-block:: llvm
3630
3631       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3632
3633 '``udiv``' Instruction
3634 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3635
3636 Syntax:
3637 """""""
3638
3639 ::
3640
3641       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3642       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3643
3644 Overview:
3645 """""""""
3646
3647 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3648
3649 Arguments:
3650 """"""""""
3651
3652 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3653 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3654 arguments must have identical types.
3655
3656 Semantics:
3657 """"""""""
3658
3659 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3660
3661 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3662 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3663
3664 Division by zero leads to undefined behavior.
3665
3666 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3667 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3668 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3669
3670 Example:
3671 """"""""
3672
3673 .. code-block:: llvm
3674
3675       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3676
3677 '``sdiv``' Instruction
3678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3679
3680 Syntax:
3681 """""""
3682
3683 ::
3684
3685       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3686       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3687
3688 Overview:
3689 """""""""
3690
3691 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3692
3693 Arguments:
3694 """"""""""
3695
3696 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3697 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3698 arguments must have identical types.
3699
3700 Semantics:
3701 """"""""""
3702
3703 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3704 rounded towards zero.
3705
3706 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3707 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3708
3709 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3710 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3711 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3712
3713 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3714 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3715
3716 Example:
3717 """"""""
3718
3719 .. code-block:: llvm
3720
3721       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3722
3723 .. _i_fdiv:
3724
3725 '``fdiv``' Instruction
3726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3727
3728 Syntax:
3729 """""""
3730
3731 ::
3732
3733       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3734
3735 Overview:
3736 """""""""
3737
3738 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3739
3740 Arguments:
3741 """"""""""
3742
3743 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3744 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3745 Both arguments must have identical types.
3746
3747 Semantics:
3748 """"""""""
3749
3750 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3751 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3752 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3753 unsafe floating point optimizations:
3754
3755 Example:
3756 """"""""
3757
3758 .. code-block:: llvm
3759
3760       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3761
3762 '``urem``' Instruction
3763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3764
3765 Syntax:
3766 """""""
3767
3768 ::
3769
3770       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3771
3772 Overview:
3773 """""""""
3774
3775 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3776 division of its two arguments.
3777
3778 Arguments:
3779 """"""""""
3780
3781 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3782 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3783 arguments must have identical types.
3784
3785 Semantics:
3786 """"""""""
3787
3788 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3789 This instruction always performs an unsigned division to get the
3790 remainder.
3791
3792 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3793 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3794
3795 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3796
3797 Example:
3798 """"""""
3799
3800 .. code-block:: llvm
3801
3802       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3803
3804 '``srem``' Instruction
3805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3806
3807 Syntax:
3808 """""""
3809
3810 ::
3811
3812       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3813
3814 Overview:
3815 """""""""
3816
3817 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3818 division of its two operands. This instruction can also take
3819 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3820 must be integers.
3821
3822 Arguments:
3823 """"""""""
3824
3825 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3826 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3827 arguments must have identical types.
3828
3829 Semantics:
3830 """"""""""
3831
3832 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3833 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3834 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3835 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3836 difference, see `The Math
3837 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3838 table of how this is implemented in various languages, please see
3839 `Wikipedia: modulo
3840 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3841
3842 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3843 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3844
3845 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3846 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3847 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3848 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3849 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3850 result of the division and the remainder.)
3851
3852 Example:
3853 """"""""
3854
3855 .. code-block:: llvm
3856
3857       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3858
3859 .. _i_frem:
3860
3861 '``frem``' Instruction
3862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3863
3864 Syntax:
3865 """""""
3866
3867 ::
3868
3869       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3870
3871 Overview:
3872 """""""""
3873
3874 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3875 its two operands.
3876
3877 Arguments:
3878 """"""""""
3879
3880 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3881 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3882 Both arguments must have identical types.
3883
3884 Semantics:
3885 """"""""""
3886
3887 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3888 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3889 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3890 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3891
3892 Example:
3893 """"""""
3894
3895 .. code-block:: llvm
3896
3897       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3898
3899 .. _bitwiseops:
3900
3901 Bitwise Binary Operations
3902 -------------------------
3903
3904 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3905 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3906 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3907 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3908 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3909
3910 '``shl``' Instruction
3911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3912
3913 Syntax:
3914 """""""
3915
3916 ::
3917
3918       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3919       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3920       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3921       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3922
3923 Overview:
3924 """""""""
3925
3926 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3927 a specified number of bits.
3928
3929 Arguments:
3930 """"""""""
3931
3932 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3933 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3934 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3935
3936 Semantics:
3937 """"""""""
3938
3939 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3940 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3941 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3942 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3943 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3944 in ``op2``.
3945
3946 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3947 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3948 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3949 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3950 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3951 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3952 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3953
3954 Example:
3955 """"""""
3956
3957 .. code-block:: llvm
3958
3959       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3960       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3961       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3962       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3963       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3964
3965 '``lshr``' Instruction
3966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3967
3968 Syntax:
3969 """""""
3970
3971 ::
3972
3973       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3974       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3975
3976 Overview:
3977 """""""""
3978
3979 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3980 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3981
3982 Arguments:
3983 """"""""""
3984
3985 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3986 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3987 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3988
3989 Semantics:
3990 """"""""""
3991
3992 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3993 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3994 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3995 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3996 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3997 corresponding shift amount in ``op2``.
3998
3999 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4000 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4001 non-zero.
4002
4003 Example:
4004 """"""""
4005
4006 .. code-block:: llvm
4007
4008       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4009       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4010       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4011       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4012       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4013       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4014
4015 '``ashr``' Instruction
4016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4017
4018 Syntax:
4019 """""""
4020
4021 ::
4022
4023       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4024       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4025
4026 Overview:
4027 """""""""
4028
4029 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4030 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4031 extension.
4032
4033 Arguments:
4034 """"""""""
4035
4036 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4037 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4038 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4039
4040 Semantics:
4041 """"""""""
4042
4043 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4044 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4045 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4046 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4047 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4048 corresponding shift amount in ``op2``.
4049
4050 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4051 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4052 non-zero.
4053
4054 Example:
4055 """"""""
4056
4057 .. code-block:: llvm
4058
4059       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4060       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4061       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4062       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4063       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4064       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4065
4066 '``and``' Instruction
4067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4068
4069 Syntax:
4070 """""""
4071
4072 ::
4073
4074       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4075
4076 Overview:
4077 """""""""
4078
4079 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4080 operands.
4081
4082 Arguments:
4083 """"""""""
4084
4085 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4086 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4087 arguments must have identical types.
4088
4089 Semantics:
4090 """"""""""
4091
4092 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4093
4094 +-----+-----+-----+
4095 | In0 | In1 | Out |
4096 +-----+-----+-----+
4097 |   0 |   0 |   0 |
4098 +-----+-----+-----+
4099 |   0 |   1 |   0 |
4100 +-----+-----+-----+
4101 |   1 |   0 |   0 |
4102 +-----+-----+-----+
4103 |   1 |   1 |   1 |
4104 +-----+-----+-----+
4105
4106 Example:
4107 """"""""
4108
4109 .. code-block:: llvm
4110
4111       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4112       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4113       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4114
4115 '``or``' Instruction
4116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4117
4118 Syntax:
4119 """""""
4120
4121 ::
4122
4123       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4124
4125 Overview:
4126 """""""""
4127
4128 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4129 two operands.
4130
4131 Arguments:
4132 """"""""""
4133
4134 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4135 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4136 arguments must have identical types.
4137
4138 Semantics:
4139 """"""""""
4140
4141 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4142
4143 +-----+-----+-----+
4144 | In0 | In1 | Out |
4145 +-----+-----+-----+
4146 |   0 |   0 |   0 |
4147 +-----+-----+-----+
4148 |   0 |   1 |   1 |
4149 +-----+-----+-----+
4150 |   1 |   0 |   1 |
4151 +-----+-----+-----+
4152 |   1 |   1 |   1 |
4153 +-----+-----+-----+
4154
4155 Example:
4156 """"""""
4157
4158 ::
4159
4160       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4161       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4162       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4163
4164 '``xor``' Instruction
4165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4166
4167 Syntax:
4168 """""""
4169
4170 ::
4171
4172       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4173
4174 Overview:
4175 """""""""
4176
4177 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4178 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4179 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4180
4181 Arguments:
4182 """"""""""
4183
4184 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4185 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4186 arguments must have identical types.
4187
4188 Semantics:
4189 """"""""""
4190
4191 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4192
4193 +-----+-----+-----+
4194 | In0 | In1 | Out |
4195 +-----+-----+-----+
4196 |   0 |   0 |   0 |
4197 +-----+-----+-----+
4198 |   0 |   1 |   1 |
4199 +-----+-----+-----+
4200 |   1 |   0 |   1 |
4201 +-----+-----+-----+
4202 |   1 |   1 |   0 |
4203 +-----+-----+-----+
4204
4205 Example:
4206 """"""""
4207
4208 .. code-block:: llvm
4209
4210       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4211       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4212       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4213       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4214
4215 Vector Operations
4216 -----------------
4217
4218 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4219 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4220 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4221 While LLVM does directly support these vector operations, many
4222 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4223 take full advantage of a specific target.
4224
4225 .. _i_extractelement:
4226
4227 '``extractelement``' Instruction
4228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4229
4230 Syntax:
4231 """""""
4232
4233 ::
4234
4235       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4236
4237 Overview:
4238 """""""""
4239
4240 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4241 from a vector at a specified index.
4242
4243 Arguments:
4244 """"""""""
4245
4246 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4247 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4248 the position from which to extract the element. The index may be a
4249 variable.
4250
4251 Semantics:
4252 """"""""""
4253
4254 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4255 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4256 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4257
4258 Example:
4259 """"""""
4260
4261 .. code-block:: llvm
4262
4263       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4264
4265 .. _i_insertelement:
4266
4267 '``insertelement``' Instruction
4268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4269
4270 Syntax:
4271 """""""
4272
4273 ::
4274
4275       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4276
4277 Overview:
4278 """""""""
4279
4280 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4281 vector at a specified index.
4282
4283 Arguments:
4284 """"""""""
4285
4286 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4287 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4288 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4289 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4290 index may be a variable.
4291
4292 Semantics:
4293 """"""""""
4294
4295 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4296 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4297 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4298 undefined.
4299
4300 Example:
4301 """"""""
4302
4303 .. code-block:: llvm
4304
4305       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4306
4307 .. _i_shufflevector:
4308
4309 '``shufflevector``' Instruction
4310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4311
4312 Syntax:
4313 """""""
4314
4315 ::
4316
4317       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4318
4319 Overview:
4320 """""""""
4321
4322 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4323 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4324 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4325
4326 Arguments:
4327 """"""""""
4328
4329 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4330 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4331 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4332 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4333 same as the element type of the first two operands.
4334
4335 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4336 constant integer or undef values.
4337
4338 Semantics:
4339 """"""""""
4340
4341 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4342 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4343 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4344 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4345 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4346 only one vector.
4347
4348 Example:
4349 """"""""
4350
4351 .. code-block:: llvm
4352
4353       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4354                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4355       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4356                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4357       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4358                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4359       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4360                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4361
4362 Aggregate Operations
4363 --------------------
4364
4365 LLVM supports several instructions for working with
4366 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4367
4368 .. _i_extractvalue:
4369
4370 '``extractvalue``' Instruction
4371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4372
4373 Syntax:
4374 """""""
4375
4376 ::
4377
4378       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4379
4380 Overview:
4381 """""""""
4382
4383 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4384 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4385
4386 Arguments:
4387 """"""""""
4388
4389 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4390 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4391 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4392 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4393
4394 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4395
4396 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4397    omitted and assumed to be zero.
4398 -  At least one index must be specified.
4399 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4400
4401 Semantics:
4402 """"""""""
4403
4404 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4405 the index operands.
4406
4407 Example:
4408 """"""""
4409
4410 .. code-block:: llvm
4411
4412       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4413
4414 .. _i_insertvalue:
4415
4416 '``insertvalue``' Instruction
4417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4418
4419 Syntax:
4420 """""""
4421
4422 ::
4423
4424       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4425
4426 Overview:
4427 """""""""
4428
4429 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4430 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4431
4432 Arguments:
4433 """"""""""
4434
4435 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4436 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4437 a first-class value to insert. The following operands are constant
4438 indices indicating the position at which to insert the value in a
4439 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4440 to insert must have the same type as the value identified by the
4441 indices.
4442
4443 Semantics:
4444 """"""""""
4445
4446 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4447 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4448 indices is that of ``elt``.
4449
4450 Example:
4451 """"""""
4452
4453 .. code-block:: llvm
4454
4455       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4456       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4457       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4458
4459 .. _memoryops:
4460
4461 Memory Access and Addressing Operations
4462 ---------------------------------------
4463
4464 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4465 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4466 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4467 memory in LLVM.
4468
4469 .. _i_alloca:
4470
4471 '``alloca``' Instruction
4472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4473
4474 Syntax:
4475 """""""
4476
4477 ::
4478
4479       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4480
4481 Overview:
4482 """""""""
4483
4484 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4485 currently executing function, to be automatically released when this
4486 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4487 generic address space (address space zero).
4488
4489 Arguments:
4490 """"""""""
4491
4492 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4493 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4494 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4495 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4496 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4497 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4498 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4499 any convenient boundary compatible with the type.
4500
4501 '``type``' may be any sized type.
4502
4503 Semantics:
4504 """"""""""
4505
4506 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4507 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4508 memory is automatically released when the function returns. The
4509 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4510 variables that must have an address available. When the function returns
4511 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4512 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4513 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4514 is not specified.
4515
4516 Example:
4517 """"""""
4518
4519 .. code-block:: llvm
4520
4521       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4522       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4523       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4524       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4525
4526 .. _i_load:
4527
4528 '``load``' Instruction
4529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4530
4531 Syntax:
4532 """""""
4533
4534 ::
4535
4536       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4537       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4538       !<index> = !{ i32 1 }
4539
4540 Overview:
4541 """""""""
4542
4543 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4544
4545 Arguments:
4546 """"""""""
4547
4548 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4549 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4550 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4551 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4552 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4553 operations <volatile>`.
4554
4555 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4556 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4557 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4558 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4559 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4560 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4561 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4562 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4563 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4564 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4565 any defined semantics for atomic loads.
4566
4567 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4568 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4569 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4570 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4571 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4572 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4573 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4574
4575 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4576 metatadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4577 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4578 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4579 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4580 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4581 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4582
4583 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4584 metatadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4585 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4586 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4587 address points to memory which does not change value during program
4588 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4589 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4590
4591 Semantics:
4592 """"""""""
4593
4594 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4595 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4596 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4597 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4598 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4599 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4600 written using a store of the same type.
4601
4602 Examples:
4603 """""""""
4604
4605 .. code-block:: llvm
4606
4607       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4608       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4609       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4610
4611 .. _i_store:
4612
4613 '``store``' Instruction
4614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4615
4616 Syntax:
4617 """""""
4618
4619 ::
4620
4621       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4622       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4623
4624 Overview:
4625 """""""""
4626
4627 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4628
4629 Arguments:
4630 """"""""""
4631
4632 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4633 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4634 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4635 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4636 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4637 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4638 operations <volatile>`.
4639
4640 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4641 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4642 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4643 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4644 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4645 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4646 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4647 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4648 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4649 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4650 have any defined semantics for atomic stores.
4651
4652 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4653 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4654 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4655 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4656 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4657 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4658 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4659 safe.
4660
4661 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metatadata
4662 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4663 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metatadata on the instruction
4664 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4665 be reused in the cache. The code generator may select special
4666 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4667 x86.
4668
4669 Semantics:
4670 """"""""""
4671
4672 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4673 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4674 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4675 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4676 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4677 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4678 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4679 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4680
4681 Example:
4682 """"""""
4683
4684 .. code-block:: llvm
4685
4686       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4687       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4688       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4689
4690 .. _i_fence:
4691
4692 '``fence``' Instruction
4693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4694
4695 Syntax:
4696 """""""
4697
4698 ::
4699
4700       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4701
4702 Overview:
4703 """""""""
4704
4705 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4706 between operations.
4707
4708 Arguments:
4709 """"""""""
4710
4711 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4712 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4713 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4714
4715 Semantics:
4716 """"""""""
4717
4718 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4719 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4720 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4721 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4722 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4723 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4724 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4725 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4726 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4727 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4728 *happens-before* edge.
4729
4730 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4731 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4732 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4733
4734 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4735 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4736 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4737
4738 Example:
4739 """"""""
4740
4741 .. code-block:: llvm
4742
4743       fence acquire                          ; yields {void}
4744       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4745
4746 .. _i_cmpxchg:
4747
4748 '``cmpxchg``' Instruction
4749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4750
4751 Syntax:
4752 """""""
4753
4754 ::
4755
4756       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4757
4758 Overview:
4759 """""""""
4760
4761 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4762 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4763 equal, it stores a new value into the memory.
4764
4765 Arguments:
4766 """"""""""
4767
4768 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4769 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4770 address, and a new value to place at that address if the compared values
4771 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4772 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4773 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4774 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4775 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4776 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4777 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4778
4779 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4780 synchronizes with other atomic operations.
4781
4782 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4783 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4784 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4785 respect to all other code in the system.
4786
4787 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4788 equal to the size in memory of the operand.
4789
4790 Semantics:
4791 """"""""""
4792
4793 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4794 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4795 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4796 returned.
4797
4798 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4799 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4800 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4801 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4802
4803 Example:
4804 """"""""
4805
4806 .. code-block:: llvm
4807
4808     entry:
4809       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4810       br label %loop
4811
4812     loop:
4813       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4814       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4815       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4816       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4817       br i1 %success, label %done, label %loop
4818
4819     done:
4820       ...
4821
4822 .. _i_atomicrmw:
4823
4824 '``atomicrmw``' Instruction
4825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4826
4827 Syntax:
4828 """""""
4829
4830 ::
4831
4832       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4833
4834 Overview:
4835 """""""""
4836
4837 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4838
4839 Arguments:
4840 """"""""""
4841
4842 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4843 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4844 operation. The operation must be one of the following keywords:
4845
4846 -  xchg
4847 -  add
4848 -  sub
4849 -  and
4850 -  nand
4851 -  or
4852 -  xor
4853 -  max
4854 -  min
4855 -  umax
4856 -  umin
4857
4858 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4859 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4860 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4861 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4862 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4863 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4864 operations <volatile>`.
4865
4866 Semantics:
4867 """"""""""
4868
4869 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4870 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4871 value at the location is returned. The modification is specified by the
4872 operation argument:
4873
4874 -  xchg: ``*ptr = val``
4875 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4876 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4877 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4878 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4879 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4880 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4881 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4882 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4883 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4884    comparison)
4885 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4886    comparison)
4887
4888 Example:
4889 """"""""
4890
4891 .. code-block:: llvm
4892
4893       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4894
4895 .. _i_getelementptr:
4896
4897 '``getelementptr``' Instruction
4898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4899
4900 Syntax:
4901 """""""
4902
4903 ::
4904
4905       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4906       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4907       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4908
4909 Overview:
4910 """""""""
4911
4912 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4913 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4914 address calculation only and does not access memory.
4915
4916 Arguments:
4917 """"""""""
4918
4919 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4920 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4921 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4922 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4923 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4924 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4925 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4926 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4927 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4928 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4929 would require loading the pointer before continuing calculation.
4930
4931 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4932 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4933 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4934 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4935 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4936 required to be constant. These integers are treated as signed values
4937 where relevant.
4938
4939 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4940 to LLVM:
4941
4942 .. code-block:: c
4943
4944     struct RT {
4945       char A;
4946       int B[10][20];
4947       char C;
4948     };
4949     struct ST {
4950       int X;
4951       double Y;
4952       struct RT Z;
4953     };
4954
4955     int *foo(struct ST *s) {
4956       return &s[1].Z.B[5][13];
4957     }
4958
4959 The LLVM code generated by Clang is:
4960
4961 .. code-block:: llvm
4962
4963     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4964     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4965
4966     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4967     entry:
4968       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4969       ret i32* %arrayidx
4970     }
4971
4972 Semantics:
4973 """"""""""
4974
4975 In the example above, the first index is indexing into the
4976 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4977 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4978 indexes into the third element of the structure, yielding a
4979 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4980 structure. The third index indexes into the second element of the
4981 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4982 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4983 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4984 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4985
4986 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4987 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4988 for the given testcase is equivalent to:
4989
4990 .. code-block:: llvm
4991
4992     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4993       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4994       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4995       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4996       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4997       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4998       ret i32* %t5
4999     }
5000
5001 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5002 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5003 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5004 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5005 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5006 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5007 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5008 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5009 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5010 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5011
5012 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5013 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5014 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5015 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5016 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5017 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5018 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5019 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5020 information.
5021
5022 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5023 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5024
5025 Example:
5026 """"""""
5027
5028 .. code-block:: llvm
5029
5030         ; yields [12 x i8]*:aptr
5031         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5032         ; yields i8*:vptr
5033         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5034         ; yields i8*:eptr
5035         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5036         ; yields i32*:iptr
5037         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5038
5039 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5040 must be a vector with the same number of elements. For example:
5041
5042 .. code-block:: llvm
5043
5044      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5045
5046 Conversion Operations
5047 ---------------------
5048
5049 The instructions in this category are the conversion instructions
5050 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5051 various bit conversions on the operand.
5052
5053 '``trunc .. to``' Instruction
5054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5055
5056 Syntax:
5057 """""""
5058
5059 ::
5060
5061       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5062
5063 Overview:
5064 """""""""
5065
5066 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5067
5068 Arguments:
5069 """"""""""
5070
5071 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5072 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5073 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5074 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5075 types are not allowed.
5076
5077 Semantics:
5078 """"""""""
5079
5080 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5081 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5082 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5083 It will always truncate bits.
5084
5085 Example:
5086 """"""""
5087
5088 .. code-block:: llvm
5089
5090       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5091       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5092       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5093       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5094
5095 '``zext .. to``' Instruction
5096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5097
5098 Syntax:
5099 """""""
5100
5101 ::
5102
5103       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5104
5105 Overview:
5106 """""""""
5107
5108 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5109
5110 Arguments:
5111 """"""""""
5112
5113 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5114 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5115 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5116 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5117
5118 Semantics:
5119 """"""""""
5120
5121 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5122 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5123
5124 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5125
5126 Example:
5127 """"""""
5128
5129 .. code-block:: llvm
5130
5131       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5132       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5133       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5134
5135 '``sext .. to``' Instruction
5136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5137
5138 Syntax:
5139 """""""
5140
5141 ::
5142
5143       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5144
5145 Overview:
5146 """""""""
5147
5148 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5149
5150 Arguments:
5151 """"""""""
5152
5153 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5154 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5155 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5156 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5157
5158 Semantics:
5159 """"""""""
5160
5161 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5162 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5163 of the type ``ty2``.
5164
5165 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5166
5167 Example:
5168 """"""""
5169
5170 .. code-block:: llvm
5171
5172       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5173       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5174       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5175
5176 '``fptrunc .. to``' Instruction
5177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5178
5179 Syntax:
5180 """""""
5181
5182 ::
5183
5184       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5185
5186 Overview:
5187 """""""""
5188
5189 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5190
5191 Arguments:
5192 """"""""""
5193
5194 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5195 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5196 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5197 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5198
5199 Semantics:
5200 """"""""""
5201
5202 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5203 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5204 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5205 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5206
5207 Example:
5208 """"""""
5209
5210 .. code-block:: llvm
5211
5212       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5213       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5214
5215 '``fpext .. to``' Instruction
5216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5217
5218 Syntax:
5219 """""""
5220
5221 ::
5222
5223       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5224
5225 Overview:
5226 """""""""
5227
5228 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5229 point value.
5230
5231 Arguments:
5232 """"""""""
5233
5234 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5235 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5236 to. The source type must be smaller than the destination type.
5237
5238 Semantics:
5239 """"""""""
5240
5241 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5242 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5243 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5244 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5245 *no-op cast* for a floating point cast.
5246
5247 Example:
5248 """"""""
5249
5250 .. code-block:: llvm
5251
5252       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5253       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5254
5255 '``fptoui .. to``' Instruction
5256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5257
5258 Syntax:
5259 """""""
5260
5261 ::
5262
5263       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5264
5265 Overview:
5266 """""""""
5267
5268 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5269 integer equivalent of type ``ty2``.
5270
5271 Arguments:
5272 """"""""""
5273
5274 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5275 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5276 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5277 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5278 type with the same number of elements as ``ty``
5279
5280 Semantics:
5281 """"""""""
5282
5283 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5284 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5285 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5286 are undefined.
5287
5288 Example:
5289 """"""""
5290
5291 .. code-block:: llvm
5292
5293       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5294       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5295       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5296
5297 '``fptosi .. to``' Instruction
5298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5299
5300 Syntax:
5301 """""""
5302
5303 ::
5304
5305       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5306
5307 Overview:
5308 """""""""
5309
5310 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5311 ``value`` to type ``ty2``.
5312
5313 Arguments:
5314 """"""""""
5315
5316 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5317 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5318 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5319 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5320 type with the same number of elements as ``ty``
5321
5322 Semantics:
5323 """"""""""
5324
5325 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5326 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5327 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5328 are undefined.
5329
5330 Example:
5331 """"""""
5332
5333 .. code-block:: llvm
5334
5335       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5336       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5337       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5338
5339 '``uitofp .. to``' Instruction
5340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5341
5342 Syntax:
5343 """""""
5344
5345 ::
5346
5347       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5348
5349 Overview:
5350 """""""""
5351
5352 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5353 and converts that value to the ``ty2`` type.
5354
5355 Arguments:
5356 """"""""""
5357
5358 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5359 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5360 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5361 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5362 type with the same number of elements as ``ty``
5363
5364 Semantics:
5365 """"""""""
5366
5367 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5368 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5369 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5370 are undefined.
5371
5372 Example:
5373 """"""""
5374
5375 .. code-block:: llvm
5376
5377       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5378       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5379
5380 '``sitofp .. to``' Instruction
5381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5382
5383 Syntax:
5384 """""""
5385
5386 ::
5387
5388       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5389
5390 Overview:
5391 """""""""
5392
5393 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5394 converts that value to the ``ty2`` type.
5395
5396 Arguments:
5397 """"""""""
5398
5399 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5400 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5401 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5402 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5403 type with the same number of elements as ``ty``
5404
5405 Semantics:
5406 """"""""""
5407
5408 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5409 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5410 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5411 undefined.
5412
5413 Example:
5414 """"""""
5415
5416 .. code-block:: llvm
5417
5418       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5419       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5420
5421 .. _i_ptrtoint:
5422
5423 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5425
5426 Syntax:
5427 """""""
5428
5429 ::
5430
5431       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5432
5433 Overview:
5434 """""""""
5435
5436 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5437 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5438
5439 Arguments:
5440 """"""""""
5441
5442 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5443 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5444 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5445 a vector of integers type.
5446
5447 Semantics:
5448 """"""""""
5449
5450 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5451 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5452 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5453 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5454 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5455 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5456 change.
5457
5458 Example:
5459 """"""""
5460
5461 .. code-block:: llvm
5462
5463       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5464       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5465       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5466
5467 .. _i_inttoptr:
5468
5469 '``inttoptr .. to``' Instruction
5470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5471
5472 Syntax:
5473 """""""
5474
5475 ::
5476
5477       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5478
5479 Overview:
5480 """""""""
5481
5482 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5483 pointer type, ``ty2``.
5484
5485 Arguments:
5486 """"""""""
5487
5488 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5489 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5490 type.
5491
5492 Semantics:
5493 """"""""""
5494
5495 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5496 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5497 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5498 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5499 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5500 nothing is done (*no-op cast*).
5501
5502 Example:
5503 """"""""
5504
5505 .. code-block:: llvm
5506
5507       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5508       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5509       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5510       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5511
5512 .. _i_bitcast:
5513
5514 '``bitcast .. to``' Instruction
5515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5516
5517 Syntax:
5518 """""""
5519
5520 ::
5521
5522       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5523
5524 Overview:
5525 """""""""
5526
5527 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5528 changing any bits.
5529
5530 Arguments:
5531 """"""""""
5532
5533 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5534 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5535 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5536 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5537 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5538 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5539 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5540 size).
5541
5542 Semantics:
5543 """"""""""
5544
5545 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5546 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5547 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5548 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5549 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5550 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5551 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5552 first.
5553
5554 Example:
5555 """"""""
5556
5557 .. code-block:: llvm
5558
5559       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5560       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5561       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5562       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5563
5564 .. _otherops:
5565
5566 Other Operations
5567 ----------------
5568
5569 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5570 which defy better classification.
5571
5572 .. _i_icmp:
5573
5574 '``icmp``' Instruction
5575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5576
5577 Syntax:
5578 """""""
5579
5580 ::
5581
5582       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5583
5584 Overview:
5585 """""""""
5586
5587 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5588 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5589 pointer, or pointer vector operands.
5590
5591 Arguments:
5592 """"""""""
5593
5594 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5595 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5596 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5597
5598 #. ``eq``: equal
5599 #. ``ne``: not equal
5600 #. ``ugt``: unsigned greater than
5601 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5602 #. ``ult``: unsigned less than
5603 #. ``ule``: unsigned less or equal
5604 #. ``sgt``: signed greater than
5605 #. ``sge``: signed greater or equal
5606 #. ``slt``: signed less than
5607 #. ``sle``: signed less or equal
5608
5609 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5610 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5611 must also be identical types.
5612
5613 Semantics:
5614 """"""""""
5615
5616 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5617 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5618 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5619
5620 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5621    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5622 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5623    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5624 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5625    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5626 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5627    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5628 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5629    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5630 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5631    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5632 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5633    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5634 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5635    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5636 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5637    if ``op1`` is less than ``op2``.
5638 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5639    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5640
5641 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5642 are compared as if they were integers.
5643
5644 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5645 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5646 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5647
5648 Example:
5649 """"""""
5650
5651 .. code-block:: llvm
5652
5653       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5654       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5655       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5656       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5657       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5658       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5659
5660 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5661 ``icmp`` instruction.
5662
5663 .. _i_fcmp:
5664
5665 '``fcmp``' Instruction
5666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5667
5668 Syntax:
5669 """""""
5670
5671 ::
5672
5673       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5674
5675 Overview:
5676 """""""""
5677
5678 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5679 values based on comparison of its operands.
5680
5681 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5682 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5683
5684 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5685 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5686 compared.
5687
5688 Arguments:
5689 """"""""""
5690
5691 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5692 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5693 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5694
5695 #. ``false``: no comparison, always returns false
5696 #. ``oeq``: ordered and equal
5697 #. ``ogt``: ordered and greater than
5698 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5699 #. ``olt``: ordered and less than
5700 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5701 #. ``one``: ordered and not equal
5702 #. ``ord``: ordered (no nans)
5703 #. ``ueq``: unordered or equal
5704 #. ``ugt``: unordered or greater than
5705 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5706 #. ``ult``: unordered or less than
5707 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5708 #. ``une``: unordered or not equal
5709 #. ``uno``: unordered (either nans)
5710 #. ``true``: no comparison, always returns true
5711
5712 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5713 that either operand may be a QNAN.
5714
5715 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5716 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5717 type. They must have identical types.
5718
5719 Semantics:
5720 """"""""""
5721
5722 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5723 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5724 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5725 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5726
5727 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5728 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5729    is equal to ``op2``.
5730 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5731    is greater than ``op2``.
5732 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5733    is greater than or equal to ``op2``.
5734 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5735    is less than ``op2``.
5736 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5737    is less than or equal to ``op2``.
5738 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5739    is not equal to ``op2``.
5740 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5741 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5742    equal to ``op2``.
5743 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5744    greater than ``op2``.
5745 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5746    greater than or equal to ``op2``.
5747 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5748    less than ``op2``.
5749 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5750    less than or equal to ``op2``.
5751 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5752    not equal to ``op2``.
5753 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5754 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5755
5756 Example:
5757 """"""""
5758
5759 .. code-block:: llvm
5760
5761       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5762       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5763       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5764       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5765
5766 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5767 ``fcmp`` instruction.
5768
5769 .. _i_phi:
5770
5771 '``phi``' Instruction
5772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5773
5774 Syntax:
5775 """""""
5776
5777 ::
5778
5779       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5780
5781 Overview:
5782 """""""""
5783
5784 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5785 graph representing the function.
5786
5787 Arguments:
5788 """"""""""
5789
5790 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5791 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5792 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5793 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5794 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5795 label arguments.
5796
5797 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5798 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5799 block.
5800
5801 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5802 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5803 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5804 instruction's return value on the same edge).
5805
5806 Semantics:
5807 """"""""""
5808
5809 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5810 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5811 executed just prior to the current block.
5812
5813 Example:
5814 """"""""
5815
5816 .. code-block:: llvm
5817
5818     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5819       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5820       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5821       br label %Loop
5822
5823 .. _i_select:
5824
5825 '``select``' Instruction
5826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5827
5828 Syntax:
5829 """""""
5830
5831 ::
5832
5833       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5834
5835       selty is either i1 or {<N x i1>}
5836
5837 Overview:
5838 """""""""
5839
5840 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5841 condition, without branching.
5842
5843 Arguments:
5844 """"""""""
5845
5846 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5847 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5848 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5849 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5850 elements.
5851
5852 Semantics:
5853 """"""""""
5854
5855 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5856 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5857 argument.
5858
5859 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5860 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5861
5862 Example:
5863 """"""""
5864
5865 .. code-block:: llvm
5866
5867       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5868
5869 .. _i_call:
5870
5871 '``call``' Instruction
5872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5873
5874 Syntax:
5875 """""""
5876
5877 ::
5878
5879       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5880
5881 Overview:
5882 """""""""
5883
5884 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5885
5886 Arguments:
5887 """"""""""
5888
5889 This instruction requires several arguments:
5890
5891 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5892    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5893    be marked "tail" even if they do not occur before a
5894    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5895    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5896    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5897    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5898    automatic `sibling call
5899    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5900    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5901    when the following extra requirements are met:
5902
5903    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5904    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5905       uses value of call or is void).
5906    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5907       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5908    -  `Platform specific constraints are
5909       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5910
5911 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5912    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5913    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5914    calling convention of the call must match the calling convention of
5915    the target function, or else the behavior is undefined.
5916 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5917    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5918    are valid here.
5919 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5920    type of the return value. Functions that return no value are marked
5921    ``void``.
5922 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5923    being invoked. The argument types must match the types implied by
5924    this signature. This type can be omitted if the function is not
5925    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5926    function.
5927 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5928    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5929    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5930    to function value.
5931 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5932    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5933    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5934    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5935    extra arguments can be specified.
5936 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5937    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5938    attributes are valid here.
5939
5940 Semantics:
5941 """"""""""
5942
5943 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5944 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5945 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5946 flow continues with the instruction after the function call, and the
5947 return value of the function is bound to the result argument.
5948
5949 Example:
5950 """"""""
5951
5952 .. code-block:: llvm
5953
5954       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5955       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5956       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5957       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5958       call void %foo(i8 97 signext)
5959
5960       %struct.A = type { i32, i8 }
5961       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5962       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5963       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5964       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5965       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5966
5967 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5968 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5969 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5970 This is something we'd like to change in the future to provide better
5971 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5972
5973 .. _i_va_arg:
5974
5975 '``va_arg``' Instruction
5976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5977
5978 Syntax:
5979 """""""
5980
5981 ::
5982
5983       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5984
5985 Overview:
5986 """""""""
5987
5988 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5989 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5990 the ``va_arg`` macro in C.
5991
5992 Arguments:
5993 """"""""""
5994
5995 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5996 argument. It returns a value of the specified argument type and
5997 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5998 type of ``va_list`` is target specific.
5999
6000 Semantics:
6001 """"""""""
6002
6003 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6004 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6005 the next argument. For more information, see the variable argument
6006 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6007
6008 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6009 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6010 function.
6011
6012 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6013 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6014
6015 Example:
6016 """"""""
6017
6018 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6019
6020 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6021 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6022 types on any target.
6023
6024 .. _i_landingpad:
6025
6026 '``landingpad``' Instruction
6027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6028
6029 Syntax:
6030 """""""
6031
6032 ::
6033
6034       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6035       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6036
6037       <clause> := catch <type> <value>
6038       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6039
6040 Overview:
6041 """""""""
6042
6043 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6044 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6045 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6046 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6047 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6048 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6049
6050 Arguments:
6051 """"""""""
6052
6053 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6054 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6055 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6056
6057 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6058 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6059 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6060 clause takes an array constant as its argument. Use
6061 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6062 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6063 the ``cleanup`` flag.
6064
6065 Semantics:
6066 """"""""""
6067
6068 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6069 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6070 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6071 calling conventions, how the personality function results are
6072 represented in LLVM IR is target specific.
6073
6074 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6075 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6076 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6077 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6078 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6079 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6080 unwinding continues further up the call stack.
6081
6082 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6083
6084 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6085    of an '``invoke``' instruction.
6086 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6087    first non-PHI instruction.
6088 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6089    pad block.
6090 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6091    '``landingpad``' instruction.
6092 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6093    personality function.
6094
6095 Example:
6096 """"""""
6097
6098 .. code-block:: llvm
6099
6100       ;; A landing pad which can catch an integer.
6101       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6102                catch i8** @_ZTIi
6103       ;; A landing pad that is a cleanup.
6104       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6105                cleanup
6106       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6107       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6108                catch i8** @_ZTIi
6109                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6110
6111 .. _intrinsics:
6112
6113 Intrinsic Functions
6114 ===================
6115
6116 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6117 have well known names and semantics and are required to follow certain
6118 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6119 for the LLVM language that does not require changing all of the
6120 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6121 reader/writer, the parser, etc...).
6122
6123 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6124 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6125 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6126 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6127 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6128 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6129 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6130 are added that they be documented here.
6131
6132 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6133 represents a family of functions that perform the same operation but on
6134 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6135 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6136 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6137 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6138 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6139 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6140 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6141 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6142 argument or the result.
6143
6144 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6145 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6146 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6147 whose type is matched against another type do not. For example, the
6148 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6149 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6150 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6151 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6152 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6153 type is matched against the return type, it does not require its own
6154 name suffix.
6155
6156 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6157 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6158
6159 .. _int_varargs:
6160
6161 Variable Argument Handling Intrinsics
6162 -------------------------------------
6163
6164 Variable argument support is defined in LLVM with the
6165 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6166 functions. These functions are related to the similarly named macros
6167 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6168
6169 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6170 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6171 does not define what this type is, so all transformations should be
6172 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6173
6174 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6175 variable argument handling intrinsic functions are used.
6176
6177 .. code-block:: llvm
6178
6179     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6180       ; Initialize variable argument processing
6181       %ap = alloca i8*
6182       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6183       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6184
6185       ; Read a single integer argument
6186       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6187
6188       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6189       %aq = alloca i8*
6190       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6191       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6192       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6193
6194       ; Stop processing of arguments.
6195       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6196       ret i32 %tmp
6197     }
6198
6199     declare void @llvm.va_start(i8*)
6200     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6201     declare void @llvm.va_end(i8*)
6202
6203 .. _int_va_start:
6204
6205 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6207
6208 Syntax:
6209 """""""
6210
6211 ::
6212
6213       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
6214
6215 Overview:
6216 """""""""
6217
6218 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6219 subsequent use by ``va_arg``.
6220
6221 Arguments:
6222 """"""""""
6223
6224 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6225
6226 Semantics:
6227 """"""""""
6228
6229 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6230 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6231 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6232 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6233 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6234 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6235 that out.
6236
6237 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6239
6240 Syntax:
6241 """""""
6242
6243 ::
6244
6245       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6246
6247 Overview:
6248 """""""""
6249
6250 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6251 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6252
6253 Arguments:
6254 """"""""""
6255
6256 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6257
6258 Semantics:
6259 """"""""""
6260
6261 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6262 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6263 element to which the argument points. Calls to
6264 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6265 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6266 ``llvm.va_end``.
6267
6268 .. _int_va_copy:
6269
6270 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6271 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6272
6273 Syntax:
6274 """""""
6275
6276 ::
6277
6278       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6279
6280 Overview:
6281 """""""""
6282
6283 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6284 from the source argument list to the destination argument list.
6285
6286 Arguments:
6287 """"""""""
6288
6289 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6290 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6291
6292 Semantics:
6293 """"""""""
6294
6295 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6296 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6297 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6298 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6299 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6300
6301 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6302 --------------------------------------
6303
6304 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6305 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6306 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6307 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6308 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6309 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6310 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6311 details, see `Accurate Garbage Collection with
6312 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6313
6314 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6315 address space (address space zero).
6316
6317 .. _int_gcroot:
6318
6319 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6321
6322 Syntax:
6323 """""""
6324
6325 ::
6326
6327       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6328
6329 Overview:
6330 """""""""
6331
6332 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6333 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6334
6335 Arguments:
6336 """"""""""
6337
6338 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6339 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6340 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6341 root.
6342
6343 Semantics:
6344 """"""""""
6345
6346 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6347 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6348 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6349 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6350 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6351
6352 .. _int_gcread:
6353
6354 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6356
6357 Syntax:
6358 """""""
6359
6360 ::
6361
6362       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6363
6364 Overview:
6365 """""""""
6366
6367 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6368 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6369 barriers.
6370
6371 Arguments:
6372 """"""""""
6373
6374 The second argument is the address to read from, which should be an
6375 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6376 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6377 runtime (otherwise null).
6378
6379 Semantics:
6380 """"""""""
6381
6382 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6383 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6384 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6385 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6386 algorithm <gc>`.
6387
6388 .. _int_gcwrite:
6389
6390 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6392
6393 Syntax:
6394 """""""
6395
6396 ::
6397
6398       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6399
6400 Overview:
6401 """""""""
6402
6403 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6404 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6405 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6406
6407 Arguments:
6408 """"""""""
6409
6410 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6411 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6412 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6413 object, Obj may be null.
6414
6415 Semantics:
6416 """"""""""
6417
6418 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6419 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6420 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6421 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6422 algorithm <gc>`.
6423
6424 Code Generator Intrinsics
6425 -------------------------
6426
6427 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6428 may only be implemented with code generator support.
6429
6430 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6432
6433 Syntax:
6434 """""""
6435
6436 ::
6437
6438       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6439
6440 Overview:
6441 """""""""
6442
6443 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6444 target-specific value indicating the return address of the current
6445 function or one of its callers.
6446
6447 Arguments:
6448 """"""""""
6449
6450 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6451 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6452 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6453 value.
6454
6455 Semantics:
6456 """"""""""
6457
6458 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6459 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6460 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6461 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6462 used for debugging purposes.
6463
6464 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6465 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6466 of the obvious source-language caller.
6467
6468 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6470
6471 Syntax:
6472 """""""
6473
6474 ::
6475
6476       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6477
6478 Overview:
6479 """""""""
6480
6481 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6482 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6483
6484 Arguments:
6485 """"""""""
6486
6487 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6488 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6489 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6490 value.
6491
6492 Semantics:
6493 """"""""""
6494
6495 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6496 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6497 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6498 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6499 used for debugging purposes.
6500
6501 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6502 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6503 of the obvious source-language caller.
6504
6505 .. _int_stacksave:
6506
6507 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6509
6510 Syntax:
6511 """""""
6512
6513 ::
6514
6515       declare i8* @llvm.stacksave()
6516
6517 Overview:
6518 """""""""
6519
6520 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6521 of the function stack, for use with
6522 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6523 implementing language features like scoped automatic variable sized
6524 arrays in C99.
6525
6526 Semantics:
6527 """"""""""
6528
6529 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6530 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6531 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6532 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6533 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6534 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6535 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6536
6537 .. _int_stackrestore:
6538
6539 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6541
6542 Syntax:
6543 """""""
6544
6545 ::
6546
6547       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6548
6549 Overview:
6550 """""""""
6551
6552 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6553 the function stack to the state it was in when the corresponding
6554 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6555 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6556 sized arrays in C99.
6557
6558 Semantics:
6559 """"""""""
6560
6561 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6562
6563 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6565
6566 Syntax:
6567 """""""
6568
6569 ::
6570
6571       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6572
6573 Overview:
6574 """""""""
6575
6576 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6577 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6578 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6579 its performance characteristics.
6580
6581 Arguments:
6582 """"""""""
6583
6584 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6585 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6586 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6587 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6588 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6589 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6590 arguments must be constant integers.
6591
6592 Semantics:
6593 """"""""""
6594
6595 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6596 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6597 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6598 the processor cache for better performance.
6599
6600 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6602
6603 Syntax:
6604 """""""
6605
6606 ::
6607
6608       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6609
6610 Overview:
6611 """""""""
6612
6613 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6614 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6615 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6616 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6617 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6618 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6619 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6620 allow correlations of simulation runs.
6621
6622 Arguments:
6623 """"""""""
6624
6625 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6626
6627 Semantics:
6628 """"""""""
6629
6630 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6631 that do not support this intrinsic may ignore it.
6632
6633 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6634 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6635
6636 Syntax:
6637 """""""
6638
6639 ::
6640
6641       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6642
6643 Overview:
6644 """""""""
6645
6646 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6647 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6648 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6649 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6650 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6651 timings.
6652
6653 Semantics:
6654 """"""""""
6655
6656 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6657 memory. Implementations are allowed to either return a application
6658 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6659 is lowered to a constant 0.
6660
6661 Standard C Library Intrinsics
6662 -----------------------------
6663
6664 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6665 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6666 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6667 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6668
6669 .. _int_memcpy:
6670
6671 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6673
6674 Syntax:
6675 """""""
6676
6677 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6678 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6679 support all bit widths however.
6680
6681 ::
6682
6683       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6684                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6685       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6686                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6687
6688 Overview:
6689 """""""""
6690
6691 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6692 source location to the destination location.
6693
6694 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6695 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6696 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6697
6698 Arguments:
6699 """"""""""
6700
6701 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6702 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6703 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6704 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6705 boolean indicating a volatile access.
6706
6707 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6708 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6709 are aligned to that boundary.
6710
6711 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6712 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6713 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6714
6715 Semantics:
6716 """"""""""
6717
6718 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6719 source location to the destination location, which are not allowed to
6720 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6721 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6722 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6723
6724 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6726
6727 Syntax:
6728 """""""
6729
6730 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6731 bit width and for different address space. Not all targets support all
6732 bit widths however.
6733
6734 ::
6735
6736       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6737                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6738       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6739                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6740
6741 Overview:
6742 """""""""
6743
6744 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6745 source location to the destination location. It is similar to the
6746 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6747 overlap.
6748
6749 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6750 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6751 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6752
6753 Arguments:
6754 """"""""""
6755
6756 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6757 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6758 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6759 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6760 boolean indicating a volatile access.
6761
6762 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6763 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6764 aligned to that boundary.
6765
6766 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6767 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6768 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6769
6770 Semantics:
6771 """"""""""
6772
6773 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6774 source location to the destination location, which may overlap. It
6775 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6776 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6777 otherwise it should be set to 0 or 1.
6778
6779 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6781
6782 Syntax:
6783 """""""
6784
6785 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6786 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6787 support all bit widths.
6788
6789 ::
6790
6791       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6792                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6793       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6794                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6795
6796 Overview:
6797 """""""""
6798
6799 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6800 particular byte value.
6801
6802 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6803 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6804 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6805
6806 Arguments:
6807 """"""""""
6808
6809 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6810 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6811 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6812 argument is the known alignment of the destination location.
6813
6814 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6815 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6816 that boundary.
6817
6818 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6819 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6820 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6821
6822 Semantics:
6823 """"""""""
6824
6825 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6826 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6827 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6828 it should be set to 0 or 1.
6829
6830 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6832
6833 Syntax:
6834 """""""
6835
6836 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6837 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6838 all types however.
6839
6840 ::
6841
6842       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6843       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6844       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6845       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6846       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6847
6848 Overview:
6849 """""""""
6850
6851 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6852 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6853 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6854 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6855 because there is no need to worry about errno being set).
6856 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6857
6858 Arguments:
6859 """"""""""
6860
6861 The argument and return value are floating point numbers of the same
6862 type.
6863
6864 Semantics:
6865 """"""""""
6866
6867 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6868 nonnegative floating point number.
6869
6870 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6872
6873 Syntax:
6874 """""""
6875
6876 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6877 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6878 all types however.
6879
6880 ::
6881
6882       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6883       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6884       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6885       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6886       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6887
6888 Overview:
6889 """""""""
6890
6891 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6892 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6893 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6894 used, the second argument remains a scalar integer value.
6895
6896 Arguments:
6897 """"""""""
6898
6899 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6900 raise to that power.
6901
6902 Semantics:
6903 """"""""""
6904
6905 This function returns the first value raised to the second power with an
6906 unspecified sequence of rounding operations.
6907
6908 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6910
6911 Syntax:
6912 """""""
6913
6914 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6915 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6916 all types however.
6917
6918 ::
6919
6920       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6921       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6922       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6923       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6924       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6925
6926 Overview:
6927 """""""""
6928
6929 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6930
6931 Arguments:
6932 """"""""""
6933
6934 The argument and return value are floating point numbers of the same
6935 type.
6936
6937 Semantics:
6938 """"""""""
6939
6940 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6941 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6942 conditions in the same way.
6943
6944 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6946
6947 Syntax:
6948 """""""
6949
6950 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6951 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6952 all types however.
6953
6954 ::
6955
6956       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6957       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6958       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6959       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6960       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6961
6962 Overview:
6963 """""""""
6964
6965 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6966
6967 Arguments:
6968 """"""""""
6969
6970 The argument and return value are floating point numbers of the same
6971 type.
6972
6973 Semantics:
6974 """"""""""
6975
6976 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6977 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6978 conditions in the same way.
6979
6980 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6982
6983 Syntax:
6984 """""""
6985
6986 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` 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.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6993       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6994       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6995       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6996       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6997
6998 Overview:
6999 """""""""
7000
7001 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7002 specified (positive or negative) power.
7003
7004 Arguments:
7005 """"""""""
7006
7007 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7008 to raise to that power.
7009
7010 Semantics:
7011 """"""""""
7012
7013 This function returns the first value raised to the second power,
7014 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7015 handles error conditions in the same way.
7016
7017 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7019
7020 Syntax:
7021 """""""
7022
7023 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7024 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7025 all types however.
7026
7027 ::
7028
7029       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7030       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7031       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7032       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7033       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7034
7035 Overview:
7036 """""""""
7037
7038 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7039
7040 Arguments:
7041 """"""""""
7042
7043 The argument and return value are floating point numbers of the same
7044 type.
7045
7046 Semantics:
7047 """"""""""
7048
7049 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7050 would, and handles error conditions in the same way.
7051
7052 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7054
7055 Syntax:
7056 """""""
7057
7058 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` 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.exp2.f32(float  %Val)
7065       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7066       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7067       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7068       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7069
7070 Overview:
7071 """""""""
7072
7073 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
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 ``exp2`` functions
7085 would, and handles error conditions in the same way.
7086
7087 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7089
7090 Syntax:
7091 """""""
7092
7093 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` 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.log.f32(float  %Val)
7100       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7101       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7102       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7103       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7104
7105 Overview:
7106 """""""""
7107
7108 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
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 ``log`` functions
7120 would, and handles error conditions in the same way.
7121
7122 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7124
7125 Syntax:
7126 """""""
7127
7128 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` 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.log10.f32(float  %Val)
7135       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7136       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7137       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7138       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7139
7140 Overview:
7141 """""""""
7142
7143 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7144
7145 Arguments:
7146 """"""""""
7147
7148 The argument and return value are floating point numbers of the same
7149 type.
7150
7151 Semantics:
7152 """"""""""
7153
7154 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7155 would, and handles error conditions in the same way.
7156
7157 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7159
7160 Syntax:
7161 """""""
7162
7163 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7164 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7165 all types however.
7166
7167 ::
7168
7169       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7170       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7171       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7172       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7173       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7174
7175 Overview:
7176 """""""""
7177
7178 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7179
7180 Arguments:
7181 """"""""""
7182
7183 The argument and return value are floating point numbers of the same
7184 type.
7185
7186 Semantics:
7187 """"""""""
7188
7189 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7190 would, and handles error conditions in the same way.
7191
7192 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7194
7195 Syntax:
7196 """""""
7197
7198 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7199 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7200 all types however.
7201
7202 ::
7203
7204       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7205       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7206       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7207       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7208       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7209
7210 Overview:
7211 """""""""
7212
7213 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7214 operation.
7215
7216 Arguments:
7217 """"""""""
7218
7219 The argument and return value are floating point numbers of the same
7220 type.
7221
7222 Semantics:
7223 """"""""""
7224
7225 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7226 would.
7227
7228 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7230
7231 Syntax:
7232 """""""
7233
7234 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7235 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7236 all types however.
7237
7238 ::
7239
7240       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7241       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7242       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7243       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7244       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7245
7246 Overview:
7247 """""""""
7248
7249 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7250 operand.
7251
7252 Arguments:
7253 """"""""""
7254
7255 The argument and return value are floating point numbers of the same
7256 type.
7257
7258 Semantics:
7259 """"""""""
7260
7261 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7262 would, and handles error conditions in the same way.
7263
7264 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7266
7267 Syntax:
7268 """""""
7269
7270 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7271 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7272 all types however.
7273
7274 ::
7275
7276       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7277       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7278       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7279       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7280       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7281
7282 Overview:
7283 """""""""
7284
7285 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7286
7287 Arguments:
7288 """"""""""
7289
7290 The argument and return value are floating point numbers of the same
7291 type.
7292
7293 Semantics:
7294 """"""""""
7295
7296 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7297 would, and handles error conditions in the same way.
7298
7299 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7301
7302 Syntax:
7303 """""""
7304
7305 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7306 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7307 all types however.
7308
7309 ::
7310
7311       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7312       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7313       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7314       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7315       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7316
7317 Overview:
7318 """""""""
7319
7320 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7321
7322 Arguments:
7323 """"""""""
7324
7325 The argument and return value are floating point numbers of the same
7326 type.
7327
7328 Semantics:
7329 """"""""""
7330
7331 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7332 would, and handles error conditions in the same way.
7333
7334 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7335 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7336
7337 Syntax:
7338 """""""
7339
7340 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7341 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7342 all types however.
7343
7344 ::
7345
7346       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7347       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7348       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7349       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7350       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7351
7352 Overview:
7353 """""""""
7354
7355 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7356 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7357
7358 Arguments:
7359 """"""""""
7360
7361 The argument and return value are floating point numbers of the same
7362 type.
7363
7364 Semantics:
7365 """"""""""
7366
7367 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7368 would, and handles error conditions in the same way.
7369
7370 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7372
7373 Syntax:
7374 """""""
7375
7376 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7377 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7378 all types however.
7379
7380 ::
7381
7382       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7383       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7384       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7385       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7386       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7387
7388 Overview:
7389 """""""""
7390
7391 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7392 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7393 operand isn't an integer.
7394
7395 Arguments:
7396 """"""""""
7397
7398 The argument and return value are floating point numbers of the same
7399 type.
7400
7401 Semantics:
7402 """"""""""
7403
7404 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7405 would, and handles error conditions in the same way.
7406
7407 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7409
7410 Syntax:
7411 """""""
7412
7413 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7414 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7415 all types however.
7416
7417 ::
7418
7419       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7420       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7421       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7422       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7423       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7424
7425 Overview:
7426 """""""""
7427
7428 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7429 nearest integer.
7430
7431 Arguments:
7432 """"""""""
7433
7434 The argument and return value are floating point numbers of the same
7435 type.
7436
7437 Semantics:
7438 """"""""""
7439
7440 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7441 functions would, and handles error conditions in the same way.
7442
7443 Bit Manipulation Intrinsics
7444 ---------------------------
7445
7446 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7447 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7448
7449 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7451
7452 Syntax:
7453 """""""
7454
7455 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7456 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7457
7458 ::
7459
7460       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7461       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7462       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7463
7464 Overview:
7465 """""""""
7466
7467 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7468 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7469 These are useful for performing operations on data that is not in the
7470 target's native byte order.
7471
7472 Semantics:
7473 """"""""""
7474
7475 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7476 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7477 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7478 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7479 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7480 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7481 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7482 respectively).
7483
7484 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7486
7487 Syntax:
7488 """""""
7489
7490 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7491 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7492 support all bit widths or vector types, however.
7493
7494 ::
7495
7496       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7497       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7498       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7499       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7500       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7501       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7502
7503 Overview:
7504 """""""""
7505
7506 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7507 in a value.
7508
7509 Arguments:
7510 """"""""""
7511
7512 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7513 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7514 match the argument type.
7515
7516 Semantics:
7517 """"""""""
7518
7519 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7520 each element of a vector.
7521
7522 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7524
7525 Syntax:
7526 """""""
7527
7528 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7529 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7530 targets support all bit widths or vector types, however.
7531
7532 ::
7533
7534       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7535       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7536       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7537       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7538       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7539       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7540
7541 Overview:
7542 """""""""
7543
7544 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7545 leading zeros in a variable.
7546
7547 Arguments:
7548 """"""""""
7549
7550 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7551 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7552 type must match the first argument type.
7553
7554 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7555 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7556 defined result. Historically some architectures did not provide a
7557 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7558 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7559
7560 Semantics:
7561 """"""""""
7562
7563 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7564 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7565 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7566 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7567 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7568
7569 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7571
7572 Syntax:
7573 """""""
7574
7575 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7576 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7577 support all bit widths or vector types, however.
7578
7579 ::
7580
7581       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7582       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7583       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7584       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7585       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7586       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7587
7588 Overview:
7589 """""""""
7590
7591 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7592 trailing zeros.
7593
7594 Arguments:
7595 """"""""""
7596
7597 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7598 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7599 type must match the first argument type.
7600
7601 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7602 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7603 defined result. Historically some architectures did not provide a
7604 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7605 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7606
7607 Semantics:
7608 """"""""""
7609
7610 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7611 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7612 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7613 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7614 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7615
7616 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7617 -----------------------------------
7618
7619 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7620
7621 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7623
7624 Syntax:
7625 """""""
7626
7627 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7628 on any integer bit width.
7629
7630 ::
7631
7632       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7633       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7634       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7635
7636 Overview:
7637 """""""""
7638
7639 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7640 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7641 occurred during the signed summation.
7642
7643 Arguments:
7644 """"""""""
7645
7646 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7647 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7648 bit width. The second element of the result structure must be of type
7649 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7650 addition.
7651
7652 Semantics:
7653 """"""""""
7654
7655 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7656 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7657 first element of which is the signed summation, and the second element
7658 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7659 overflow.
7660
7661 Examples:
7662 """""""""
7663
7664 .. code-block:: llvm
7665
7666       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7667       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7668       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7669       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7670
7671 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7673
7674 Syntax:
7675 """""""
7676
7677 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7678 on any integer bit width.
7679
7680 ::
7681
7682       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7683       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7684       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7685
7686 Overview:
7687 """""""""
7688
7689 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7690 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7691 occurred during the unsigned summation.
7692
7693 Arguments:
7694 """"""""""
7695
7696 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7697 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7698 bit width. The second element of the result structure must be of type
7699 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7700 addition.
7701
7702 Semantics:
7703 """"""""""
7704
7705 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7706 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7707 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7708 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7709
7710 Examples:
7711 """""""""
7712
7713 .. code-block:: llvm
7714
7715       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7716       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7717       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7718       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7719
7720 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7722
7723 Syntax:
7724 """""""
7725
7726 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7727 on any integer bit width.
7728
7729 ::
7730
7731       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7732       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7733       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7734
7735 Overview:
7736 """""""""
7737
7738 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7739 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7740 overflow occurred during the signed subtraction.
7741
7742 Arguments:
7743 """"""""""
7744
7745 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7746 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7747 bit width. The second element of the result structure must be of type
7748 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7749 subtraction.
7750
7751 Semantics:
7752 """"""""""
7753
7754 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7755 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
7756 first element of which is the subtraction, and the second element of
7757 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7758 overflow.
7759
7760 Examples:
7761 """""""""
7762
7763 .. code-block:: llvm
7764
7765       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7766       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7767       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7768       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7769
7770 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7772
7773 Syntax:
7774 """""""
7775
7776 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7777 on any integer bit width.
7778
7779 ::
7780
7781       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7782       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7783       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7784
7785 Overview:
7786 """""""""
7787
7788 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7789 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7790 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7791
7792 Arguments:
7793 """"""""""
7794
7795 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7796 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7797 bit width. The second element of the result structure must be of type
7798 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7799 subtraction.
7800
7801 Semantics:
7802 """"""""""
7803
7804 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7805 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
7806 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7807 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7808 overflow.
7809
7810 Examples:
7811 """""""""
7812
7813 .. code-block:: llvm
7814
7815       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7816       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7817       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7818       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7819
7820 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7821 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7822
7823 Syntax:
7824 """""""
7825
7826 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7827 on any integer bit width.
7828
7829 ::
7830
7831       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7832       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7833       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7834
7835 Overview:
7836 """""""""
7837
7838 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7839 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7840 overflow occurred during the signed multiplication.
7841
7842 Arguments:
7843 """"""""""
7844
7845 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7846 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7847 bit width. The second element of the result structure must be of type
7848 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7849 multiplication.
7850
7851 Semantics:
7852 """"""""""
7853
7854 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7855 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7856 the first element of which is the multiplication, and the second element
7857 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7858 overflow.
7859
7860 Examples:
7861 """""""""
7862
7863 .. code-block:: llvm
7864
7865       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7866       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7867       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7868       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7869
7870 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7872
7873 Syntax:
7874 """""""
7875
7876 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7877 on any integer bit width.
7878
7879 ::
7880
7881       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7882       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7883       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7884
7885 Overview:
7886 """""""""
7887
7888 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7889 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7890 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7891
7892 Arguments:
7893 """"""""""
7894
7895 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7896 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7897 bit width. The second element of the result structure must be of type
7898 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7899 multiplication.
7900
7901 Semantics:
7902 """"""""""
7903
7904 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7905 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7906 the first element of which is the multiplication, and the second
7907 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7908 resulted in an overflow.
7909
7910 Examples:
7911 """""""""
7912
7913 .. code-block:: llvm
7914
7915       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7916       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7917       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7918       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7919
7920 Specialised Arithmetic Intrinsics
7921 ---------------------------------
7922
7923 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7925
7926 Syntax:
7927 """""""
7928
7929 ::
7930
7931       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7932       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7933
7934 Overview:
7935 """""""""
7936
7937 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7938 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
7939 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
7940 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
7941 and add instructions.
7942
7943 Arguments:
7944 """"""""""
7945
7946 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7947 multiplicands, a and b, and an addend c.
7948
7949 Semantics:
7950 """"""""""
7951
7952 The expression:
7953
7954 ::
7955
7956       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7957
7958 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7959 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7960 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7961 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7962 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7963
7964 Examples:
7965 """""""""
7966
7967 .. code-block:: llvm
7968
7969       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7970
7971 Half Precision Floating Point Intrinsics
7972 ----------------------------------------
7973
7974 For most target platforms, half precision floating point is a
7975 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7976 but does not support computation in the format.
7977
7978 This means that code must first load the half-precision floating point
7979 value as an i16, then convert it to float with
7980 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7981 then be performed on the float value (including extending to double
7982 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7983 if needed, then converted to i16 with
7984 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7985 i16 value.
7986
7987 .. _int_convert_to_fp16:
7988
7989 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7990 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7991
7992 Syntax:
7993 """""""
7994
7995 ::
7996
7997       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7998
7999 Overview:
8000 """""""""
8001
8002 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8003 from single precision floating point format to half precision floating
8004 point format.
8005
8006 Arguments:
8007 """"""""""
8008
8009 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8010 converted.
8011
8012 Semantics:
8013 """"""""""
8014
8015 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8016 from single precision floating point format to half precision floating
8017 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8018 converted number.
8019
8020 Examples:
8021 """""""""
8022
8023 .. code-block:: llvm
8024
8025       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8026       store i16 %res, i16* @x, align 2
8027
8028 .. _int_convert_from_fp16:
8029
8030 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8032
8033 Syntax:
8034 """""""
8035
8036 ::
8037
8038       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8039
8040 Overview:
8041 """""""""
8042
8043 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8044 conversion from half precision floating point format to single precision
8045 floating point format.
8046
8047 Arguments:
8048 """"""""""
8049
8050 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8051 converted.
8052
8053 Semantics:
8054 """"""""""
8055
8056 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8057 conversion from half single precision floating point format to single
8058 precision floating point format. The input half-float value is
8059 represented by an ``i16`` value.
8060
8061 Examples:
8062 """""""""
8063
8064 .. code-block:: llvm
8065
8066       %a = load i16* @x, align 2
8067       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8068
8069 Debugger Intrinsics
8070 -------------------
8071
8072 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8073 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8074 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8075 document.
8076
8077 Exception Handling Intrinsics
8078 -----------------------------
8079
8080 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8081 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8082 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8083
8084 .. _int_trampoline:
8085
8086 Trampoline Intrinsics
8087 ---------------------
8088
8089 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8090 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8091 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8092 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8093 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8094 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8095 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8096 extension.
8097
8098 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8099 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8100 It can be created as follows:
8101
8102 .. code-block:: llvm
8103
8104       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8105       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8106       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8107       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8108       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8109
8110 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8111 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8112
8113 .. _int_it:
8114
8115 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8117
8118 Syntax:
8119 """""""
8120
8121 ::
8122
8123       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8124
8125 Overview:
8126 """""""""
8127
8128 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8129 turning it into a trampoline.
8130
8131 Arguments:
8132 """"""""""
8133
8134 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8135 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8136 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8137 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8138 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8139 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8140 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8141 bitcast to an ``i8*``.
8142
8143 Semantics:
8144 """"""""""
8145
8146 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8147 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8148 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8149 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8150 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8151 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8152 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8153 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8154 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8155 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8156 modified, then the effect of any later call to the returned function
8157 pointer is undefined.
8158
8159 .. _int_at:
8160
8161 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8162 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8163
8164 Syntax:
8165 """""""
8166
8167 ::
8168
8169       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8170
8171 Overview:
8172 """""""""
8173
8174 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8175 a trampoline (passed as ``tramp``).
8176
8177 Arguments:
8178 """"""""""
8179
8180 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8181 code filled in by a previous call to
8182 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8183
8184 Semantics:
8185 """"""""""
8186
8187 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8188 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8189 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8190 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8191 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8192
8193 Memory Use Markers
8194 ------------------
8195
8196 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8197 memory objects and ranges where variables are immutable.
8198
8199 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8201
8202 Syntax:
8203 """""""
8204
8205 ::
8206
8207       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8208
8209 Overview:
8210 """""""""
8211
8212 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8213 object's lifetime.
8214
8215 Arguments:
8216 """"""""""
8217
8218 The first argument is a constant integer representing the size of the
8219 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8220 to the object.
8221
8222 Semantics:
8223 """"""""""
8224
8225 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8226 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8227 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8228 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8229
8230 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8232
8233 Syntax:
8234 """""""
8235
8236 ::
8237
8238       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8239
8240 Overview:
8241 """""""""
8242
8243 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8244 object's lifetime.
8245
8246 Arguments:
8247 """"""""""
8248
8249 The first argument is a constant integer representing the size of the
8250 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8251 to the object.
8252
8253 Semantics:
8254 """"""""""
8255
8256 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8257 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8258 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8259 object following this intrinsic may be removed as dead.
8260
8261 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8263
8264 Syntax:
8265 """""""
8266
8267 ::
8268
8269       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8270
8271 Overview:
8272 """""""""
8273
8274 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8275 a memory object will not change.
8276
8277 Arguments:
8278 """"""""""
8279
8280 The first argument is a constant integer representing the size of the
8281 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8282 to the object.
8283
8284 Semantics:
8285 """"""""""
8286
8287 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8288 the return value, the referenced memory location is constant and
8289 unchanging.
8290
8291 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8293
8294 Syntax:
8295 """""""
8296
8297 ::
8298
8299       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8300
8301 Overview:
8302 """""""""
8303
8304 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8305 memory object are mutable.
8306
8307 Arguments:
8308 """"""""""
8309
8310 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8311 The second argument is a constant integer representing the size of the
8312 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8313 pointer to the object.
8314
8315 Semantics:
8316 """"""""""
8317
8318 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8319
8320 General Intrinsics
8321 ------------------
8322
8323 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8324 purpose.
8325
8326 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8328
8329 Syntax:
8330 """""""
8331
8332 ::
8333
8334       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8335
8336 Overview:
8337 """""""""
8338
8339 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8340
8341 Arguments:
8342 """"""""""
8343
8344 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8345 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8346 source file name, and the last argument is the line number.
8347
8348 Semantics:
8349 """"""""""
8350
8351 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8352 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8353 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8354 ignored by code generation and optimization.
8355
8356 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8358
8359 Syntax:
8360 """""""
8361
8362 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8363 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8364 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8365 '``0``'.
8366
8367 ::
8368
8369       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8370       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8371       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8372       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8373       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8374
8375 Overview:
8376 """""""""
8377
8378 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8379
8380 Arguments:
8381 """"""""""
8382
8383 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8384 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8385 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8386 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8387
8388 Semantics:
8389 """"""""""
8390
8391 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8392 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8393 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8394 generation and optimization.
8395
8396 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8398
8399 Syntax:
8400 """""""
8401
8402 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8403 any integer bit width.
8404
8405 ::
8406
8407       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8408       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8409       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8410       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8411       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8412
8413 Overview:
8414 """""""""
8415
8416 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8417
8418 Arguments:
8419 """"""""""
8420
8421 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8422 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8423 global string which is the source file name, and the last argument is
8424 the line number. It returns the value of the first argument.
8425
8426 Semantics:
8427 """"""""""
8428
8429 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8430 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8431 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8432 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8433
8434 '``llvm.trap``' Intrinsic
8435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8436
8437 Syntax:
8438 """""""
8439
8440 ::
8441
8442       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8443
8444 Overview:
8445 """""""""
8446
8447 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8448
8449 Arguments:
8450 """"""""""
8451
8452 None.
8453
8454 Semantics:
8455 """"""""""
8456
8457 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8458 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8459 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8460
8461 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8462 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8463
8464 Syntax:
8465 """""""
8466
8467 ::
8468
8469       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8470
8471 Overview:
8472 """""""""
8473
8474 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8475
8476 Arguments:
8477 """"""""""
8478
8479 None.
8480
8481 Semantics:
8482 """"""""""
8483
8484 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8485 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8486 debugger.
8487
8488 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8490
8491 Syntax:
8492 """""""
8493
8494 ::
8495
8496       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8497
8498 Overview:
8499 """""""""
8500
8501 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8502 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8503 is placed on the stack before local variables.
8504
8505 Arguments:
8506 """"""""""
8507
8508 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8509 The first argument is the value loaded from the stack guard
8510 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8511 enough space to hold the value of the guard.
8512
8513 Semantics:
8514 """"""""""
8515
8516 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8517 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8518 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8519 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8520 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8521 they are different, then the program aborts by calling the
8522 ``__stack_chk_fail()`` function.
8523
8524 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8526
8527 Syntax:
8528 """""""
8529
8530 ::
8531
8532       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8533       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8534
8535 Overview:
8536 """""""""
8537
8538 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8539 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8540 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8541 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8542 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8543 other object.
8544
8545 Arguments:
8546 """"""""""
8547
8548 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8549 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8550 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8551 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8552 only accepts constants.
8553
8554 Semantics:
8555 """"""""""
8556
8557 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8558 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8559 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8560 on the ``min`` argument).
8561
8562 '``llvm.expect``' Intrinsic
8563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8564
8565 Syntax:
8566 """""""
8567
8568 ::
8569
8570       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8571       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8572
8573 Overview:
8574 """""""""
8575
8576 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8577 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8578
8579 Arguments:
8580 """"""""""
8581
8582 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8583 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8584 constant value, variables are not allowed.
8585
8586 Semantics:
8587 """"""""""
8588
8589 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8590
8591 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8593
8594 Syntax:
8595 """""""
8596
8597 ::
8598
8599       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8600
8601 Overview:
8602 """""""""
8603
8604 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8605 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8606
8607 Arguments:
8608 """"""""""
8609
8610 None.
8611
8612 Semantics:
8613 """"""""""
8614
8615 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8616 by codegen.