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