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