Fix some doc and comment typos
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``internal``
201     Similar to private, but the value shows as a local symbol
202     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
203     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
204 ``available_externally``
205     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
206     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
207     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
208     of the definition of the global, which is known to be somewhere
209     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
210     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
211     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
212     not declarations.
213 ``linkonce``
214     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
215     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
216     some forms of inline functions, templates, or other code which must
217     be generated in each translation unit that uses it, but where the
218     body may be overridden with a more definitive definition later.
219     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
220     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
221     inline the body of this function into callers because it doesn't
222     know if this definition of the function is the definitive definition
223     within the program or whether it will be overridden by a stronger
224     definition. To enable inlining and other optimizations, use
225     "``linkonce_odr``" linkage.
226 ``weak``
227     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
228     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
229     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
230     in C source code.
231 ``common``
232     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
233     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
234     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
235     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
236     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
237     must have a zero initializer, and may not be marked
238     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
239     common linkage.
240
241 .. _linkage_appending:
242
243 ``appending``
244     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
245     pointer to array type. When two global variables with appending
246     linkage are linked together, the two global arrays are appended
247     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
248     system linker append together "sections" with identical names when
249     .o files are linked.
250 ``extern_weak``
251     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
252     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
253     instead of being an undefined reference.
254 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
255     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
256     functions with different semantics. Other languages, such as
257     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
258     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
259     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
260     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
261     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
262 ``external``
263     If none of the above identifiers are used, the global is externally
264     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
265     resolve external symbol references.
266
267 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
268 other than ``external`` or ``extern_weak``.
269
270 .. _callingconv:
271
272 Calling Conventions
273 -------------------
274
275 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
276 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
277 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
278 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
279 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
280 added in the future:
281
282 "``ccc``" - The C calling convention
283     This calling convention (the default if no other calling convention
284     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
285     convention supports varargs function calls and tolerates some
286     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
287     the function (as does normal C).
288 "``fastcc``" - The fast calling convention
289     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
290     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
291     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
292     code for the target, without having to conform to an externally
293     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
294     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
295     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
296     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
297     match the prototype of the function definition.
298 "``coldcc``" - The cold calling convention
299     This calling convention attempts to make code in the caller as
300     efficient as possible under the assumption that the call is not
301     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
302     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
303     This calling convention does not support varargs and requires the
304     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
305     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
306     calls for inlining.
307 "``cc 10``" - GHC convention
308     This calling convention has been implemented specifically for use by
309     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
310     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
311     by disabling callee save registers. This calling convention should
312     not be used lightly but only for specific situations such as an
313     alternative to the *register pinning* performance technique often
314     used when implementing functional programming languages. At the
315     moment only X86 supports this convention and it has the following
316     limitations:
317
318     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
319        floating point types are supported.
320     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
321        floating point parameters.
322
323     This calling convention supports `tail call
324     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
325     caller and callee are using it.
326 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
327     This calling convention has been implemented specifically for use by
328     the `High-Performance Erlang
329     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
330     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
331     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
332     registers for argument passing than the ordinary C calling
333     convention and defines no callee-saved registers. The calling
334     convention properly supports `tail call
335     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
336     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
337     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
338     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
339     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
340     bit).
341 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
342     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
343     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
344     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
345     platform's customary return register.
346 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
347     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
348     sequence in place of a call site. This convention forces the call
349     arguments into registers but allows them to be dynamcially
350     allocated. This can currently only be used with calls to
351     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
352     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
353 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
354     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
355     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
356     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
357     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
358     burden of saving and recovering a large register set before and after the
359     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
360     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
361     apply for values returned in callee-saved registers.
362
363     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
364       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
365       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
366
367     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
368     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
369     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
370     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
371     registers, which haven't already been saved by the caller. The
372     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
373     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
374     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
375     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
376     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
377     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
378
379     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
380     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
381     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
382     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
383     by other runtimes in the future too. The current implementation only
384     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
385     future.
386 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
387     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
388     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
389     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
390     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
391     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
392     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
393     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
394     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
395     returned in callee-saved registers.
396
397     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
398       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
399       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
400
401     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
402     that don't need to call out to any other functions.
403
404     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
405     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
406     experimental at this time.
407 "``cc <n>``" - Numbered convention
408     Any calling convention may be specified by number, allowing
409     target-specific calling conventions to be used. Target specific
410     calling conventions start at 64.
411
412 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
413 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
414 convention.
415
416 .. _visibilitystyles:
417
418 Visibility Styles
419 -----------------
420
421 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
422 styles:
423
424 "``default``" - Default style
425     On targets that use the ELF object file format, default visibility
426     means that the declaration is visible to other modules and, in
427     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
428     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
429     to other modules. Default visibility corresponds to "external
430     linkage" in the language.
431 "``hidden``" - Hidden style
432     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
433     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
434     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
435     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
436     library) can reference it directly.
437 "``protected``" - Protected style
438     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
439     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
440     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
441     cannot be overridden by another module.
442
443 .. _namedtypes:
444
445 DLL Storage Classes
446 -------------------
447
448 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
449 DLL storage class:
450
451 ``dllimport``
452     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
453     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
454     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
455     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
456 ``dllexport``
457     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
458     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
459     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
460     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
461     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
462     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
463
464 Structure Types
465 ---------------
466
467 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
468 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
469 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
470 to forward declare a type which is not yet available.
471
472 An example of a identified structure specification is:
473
474 .. code-block:: llvm
475
476     %mytype = type { %mytype*, i32 }
477
478 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
479 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
480
481 .. _globalvars:
482
483 Global Variables
484 ----------------
485
486 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
487 instead of run-time.
488
489 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
490 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
491
492 Global variables in other translation units can also be declared, in which
493 case they don't have an initializer.
494
495 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
496 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
497 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
498 TLS model may be specified:
499
500 ``localdynamic``
501     For variables that are only used within the current shared library.
502 ``initialexec``
503     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
504 ``localexec``
505     For variables defined in the executable and only used within it.
506
507 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
508 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
509 more information on under which circumstances the different models may
510 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
511 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
512
513 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
514 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
515 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
516 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
517 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
518 variable.
519
520 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
521 constant, even if the final definition of the global is not. This
522 capability can be used to enable slightly better optimization of the
523 program, but requires the language definition to guarantee that
524 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
525 units that do not include the definition.
526
527 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
528 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
529 always define a pointer to their "content" type because they describe a
530 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
531 pointers.
532
533 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
534 that the address is not significant, only the content. Constants marked
535 like this can be merged with other constants if they have the same
536 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
537 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
538 whose address is significant.
539
540 A global variable may be declared to reside in a target-specific
541 numbered address space. For targets that support them, address spaces
542 may affect how optimizations are performed and/or what target
543 instructions are used to access the variable. The default address space
544 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
545
546 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
547 target supports it, it will emit globals to the section specified.
548
549 By default, global initializers are optimized by assuming that global
550 variables defined within the module are not modified from their
551 initial values before the start of the global initializer.  This is
552 true even for variables potentially accessible from outside the
553 module, including those with external linkage or appearing in
554 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
555 by marking the variable with ``externally_initialized``.
556
557 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
558 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
559 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
560 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
561 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
562 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
563 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
564 assume that the globals are densely packed in their section and try to
565 iterate over them as an array, alignment padding would break this
566 iteration.
567
568 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
569
570 Syntax::
571
572     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
573                          [AddrSpace] [unnamed_addr] [ExternallyInitialized]
574                          <global | constant> <Type>
575                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
576
577 For example, the following defines a global in a numbered address space
578 with an initializer, section, and alignment:
579
580 .. code-block:: llvm
581
582     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
583
584 The following example just declares a global variable
585
586 .. code-block:: llvm
587
588    @G = external global i32
589
590 The following example defines a thread-local global with the
591 ``initialexec`` TLS model:
592
593 .. code-block:: llvm
594
595     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
596
597 .. _functionstructure:
598
599 Functions
600 ---------
601
602 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
603 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
604 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
605 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
606 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
607 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
608 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
609 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
610 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
611 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
612 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
613
614 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
615 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
616 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
617 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
618 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
619 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
620 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
621 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
622
623 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
624 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
625 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
626 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
627 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
628 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
629 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
630 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
631 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
632
633 The first basic block in a function is special in two ways: it is
634 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
635 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
636 the entry block of a function). Because the block can have no
637 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
638
639 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
640 target supports it, it will emit functions to the section specified.
641
642 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
643 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
644 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
645 is specified, the function is forced to have at least that much
646 alignment. All alignments must be a power of 2.
647
648 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
649 be significant and two identical functions can be merged.
650
651 Syntax::
652
653     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
654            [cconv] [ret attrs]
655            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
656            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [align N]
657            [gc] [prefix Constant] { ... }
658
659 .. _langref_aliases:
660
661 Aliases
662 -------
663
664 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
665 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
666 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
667 :ref:`visibility style <visibility>`, and an optional :ref:`DLL storage class
668 <dllstorageclass>`.
669
670 Syntax::
671
672     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
673
674 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
675 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
676 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
677 alias.
678
679 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
680 the aliasee.
681
682 The aliasee must be a definition.
683
684 Aliases are not allowed to point to aliases with linkages that can be
685 overridden. Since they are only a second name, the possibility of the
686 intermediate alias being overridden cannot be represented in an object file.
687
688 .. _namedmetadatastructure:
689
690 Named Metadata
691 --------------
692
693 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
694 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
695 operands for a named metadata.
696
697 Syntax::
698
699     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
700     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
701     !1 = metadata !{metadata !"one"}
702     !2 = metadata !{metadata !"two"}
703     ; A named metadata.
704     !name = !{!0, !1, !2}
705
706 .. _paramattrs:
707
708 Parameter Attributes
709 --------------------
710
711 The return type and each parameter of a function type may have a set of
712 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
713 used to communicate additional information about the result or
714 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
715 of the function, not of the function type, so functions with different
716 parameter attributes can have the same function type.
717
718 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
719 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
720 For example:
721
722 .. code-block:: llvm
723
724     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
725     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
726     declare signext i8 @returns_signed_char()
727
728 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
729 ``readonly``) come immediately after the argument list.
730
731 Currently, only the following parameter attributes are defined:
732
733 ``zeroext``
734     This indicates to the code generator that the parameter or return
735     value should be zero-extended to the extent required by the target's
736     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
737     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
738 ``signext``
739     This indicates to the code generator that the parameter or return
740     value should be sign-extended to the extent required by the target's
741     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
742     the callee (for a return value).
743 ``inreg``
744     This indicates that this parameter or return value should be treated
745     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
746     a function call or return (usually, by putting it in a register as
747     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
748     two different kinds of registers). Use of this attribute is
749     target-specific.
750 ``byval``
751     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
752     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
753     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
754     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
755     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
756     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
757     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
758     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
759     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
760     values.
761
762     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
763     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
764     form and the known alignment of the pointer specified to the call
765     site. If the alignment is not specified, then the code generator
766     makes a target-specific assumption.
767
768 .. _attr_inalloca:
769
770 ``inalloca``
771
772     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
773     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
774     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
775     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
776     inalloca keyword.  Only the past argument may have the ``inalloca``
777     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
778
779     An argument allocation may be used by a call at most once because
780     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
781     used in conjunction with other attributes that affect argument
782     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
783     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
784     large aggregate return values, which means that frontend authors
785     must lower them with ``sret`` pointers.
786
787     When the call site is reached, the argument allocation must have
788     been the most recent stack allocation that is still live, or the
789     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
790     space after an argument allocation and before its call site, but it
791     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
792     <int_stackrestore>`.
793
794     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
795     attribute.
796
797 ``sret``
798     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
799     structure that is the return value of the function in the source
800     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
801     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
802     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
803     the first parameter. This is not a valid attribute for return
804     values.
805
806 .. _noalias:
807
808 ``noalias``
809     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
810     the argument or return value do not alias pointer values which are
811     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
812     call to the parent function, dependencies between memory references
813     from before or after the call and from those during the call are
814     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
815     value used in that call. The caller shares the responsibility with
816     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
817     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
818     analysis <Must, May, or No>`.
819
820     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
821     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
822     though it is slightly weaker.
823
824     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
825     while LLVM's ``noalias`` is.
826 ``nocapture``
827     This indicates that the callee does not make any copies of the
828     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
829     attribute for return values.
830
831 .. _nest:
832
833 ``nest``
834     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
835     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
836     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
837
838 ``returned``
839     This indicates that the function always returns the argument as its return
840     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
841     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
842     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
843     the callee. The parameter and the function return type must be valid
844     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
845     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
846
847 .. _gc:
848
849 Garbage Collector Names
850 -----------------------
851
852 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
853 string:
854
855 .. code-block:: llvm
856
857     define void @f() gc "name" { ... }
858
859 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
860 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
861 support the named garbage collection algorithm.
862
863 .. _prefixdata:
864
865 Prefix Data
866 -----------
867
868 Prefix data is data associated with a function which the code generator
869 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
870 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
871 specific functions and make it available through the function pointer while
872 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
873 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
874 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
875 of the prefix data.
876
877 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
878 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
879 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
880 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
881 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
882 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
883 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
884 makes the format of the prefix data highly target dependent.
885
886 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
887 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
888 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
889 of the prefix data.
890
891 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
892 which encodes the ``nop`` instruction:
893
894 .. code-block:: llvm
895
896     define void @f() prefix i8 144 { ... }
897
898 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
899 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
900 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
901
902 .. code-block:: llvm
903
904     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
905
906     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
907
908 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
909 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
910 optimizers but will not be emitted in the object file.
911
912 .. _attrgrp:
913
914 Attribute Groups
915 ----------------
916
917 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
918 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
919 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
920 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
921 group will capture the important command line flags used to build that file.
922
923 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
924 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
925 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
926 different groups are merged.
927
928 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
929 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
930
931 .. code-block:: llvm
932
933    ; Target-independent attributes:
934    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
935
936    ; Target-dependent attributes:
937    attributes #1 = { "no-sse" }
938
939    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
940    define void @f() #0 #1 { ... }
941
942 .. _fnattrs:
943
944 Function Attributes
945 -------------------
946
947 Function attributes are set to communicate additional information about
948 a function. Function attributes are considered to be part of the
949 function, not of the function type, so functions with different function
950 attributes can have the same function type.
951
952 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
953 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
954 example:
955
956 .. code-block:: llvm
957
958     define void @f() noinline { ... }
959     define void @f() alwaysinline { ... }
960     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
961     define void @f() optsize { ... }
962
963 ``alignstack(<n>)``
964     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
965     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
966     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
967     parentheses.
968 ``alwaysinline``
969     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
970     this function into callers whenever possible, ignoring any active
971     inlining size threshold for this caller.
972 ``builtin``
973     This indicates that the callee function at a call site should be
974     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
975     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
976     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
977     attribute.
978 ``cold``
979     This attribute indicates that this function is rarely called. When
980     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
981     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
982     weight.
983 ``inlinehint``
984     This attribute indicates that the source code contained a hint that
985     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
986     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
987     inliner.
988 ``minsize``
989     This attribute suggests that optimization passes and code generator
990     passes make choices that keep the code size of this function as small
991     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
992     performance in order to minimize the size of the generated code.
993 ``naked``
994     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
995     function. This can have very system-specific consequences.
996 ``nobuiltin``
997     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
998     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
999     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1000     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1001     and on function declarations and definitions.
1002 ``noduplicate``
1003     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1004     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1005     within its parent function, but may not be duplicated within
1006     its parent function.
1007
1008     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1009     be an inlining candidate, provided that the call is not
1010     duplicated by inlining. That implies that the function has
1011     internal linkage and only has one call site, so the original
1012     call is dead after inlining.
1013 ``noimplicitfloat``
1014     This attributes disables implicit floating point instructions.
1015 ``noinline``
1016     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1017     function in any situation. This attribute may not be used together
1018     with the ``alwaysinline`` attribute.
1019 ``nonlazybind``
1020     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1021     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1022     startup time if the function is not called during program startup.
1023 ``noredzone``
1024     This attribute indicates that the code generator should not use a
1025     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1026 ``noreturn``
1027     This function attribute indicates that the function never returns
1028     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1029     function ever does dynamically return.
1030 ``nounwind``
1031     This function attribute indicates that the function never returns
1032     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1033     unwind, its runtime behavior is undefined.
1034 ``optnone``
1035     This function attribute indicates that the function is not optimized
1036     by any optimization or code generator passes with the
1037     exception of interprocedural optimization passes.
1038     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1039     attribute; this attribute is also incompatible
1040     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1041
1042     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1043     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1044     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1045     candidates for inlining into the body of this function.
1046 ``optsize``
1047     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1048     passes make choices that keep the code size of this function low,
1049     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1050     long as they do not significantly impact runtime performance.
1051 ``readnone``
1052     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1053     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1054     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1055     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1056     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1057     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1058     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1059     the ``C++`` exception throwing methods.
1060
1061     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1062     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1063     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1064 ``readonly``
1065     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1066     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1067     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1068     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1069     state that may be set in the caller. A readonly function always
1070     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1071     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1072     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1073     methods.
1074
1075     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1076     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1077     the pointer points to.
1078 ``returns_twice``
1079     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1080     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1081     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1082     functions.
1083 ``sanitize_address``
1084     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1085     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1086 ``sanitize_memory``
1087     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1088     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1089 ``sanitize_thread``
1090     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1091     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1092 ``ssp``
1093     This attribute indicates that the function should emit a stack
1094     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1095     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1096     return from the function to see if it has been overwritten. A
1097     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1098     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1099
1100     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1101     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1102     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1103       ``ssp-buffer-size``.
1104
1105     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1106     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1107
1108     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1109     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1110     function will have an ``ssp`` attribute.
1111 ``sspreq``
1112     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1113     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1114     attribute.
1115
1116     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1117     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1118     The specific layout rules are:
1119
1120     #. Large arrays and structures containing large arrays
1121        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1122     #. Small arrays and structures containing small arrays
1123        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1124     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1125        protector.
1126
1127     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1128     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1129     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1130     an ``sspreq`` attribute.
1131 ``sspstrong``
1132     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1133     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1134     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1135     will enable protectors for functions with:
1136
1137     - Arrays of any size and type
1138     - Aggregates containing an array of any size and type.
1139     - Calls to alloca().
1140     - Local variables that have had their address taken.
1141
1142     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1143     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1144     The specific layout rules are:
1145
1146     #. Large arrays and structures containing large arrays
1147        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1148     #. Small arrays and structures containing small arrays
1149        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1150     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1151        protector.
1152
1153     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1154
1155     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1156     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1157     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1158 ``uwtable``
1159     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1160     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1161     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1162     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1163     units.
1164
1165 .. _moduleasm:
1166
1167 Module-Level Inline Assembly
1168 ----------------------------
1169
1170 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1171 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1172 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1173 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1174
1175 .. code-block:: llvm
1176
1177     module asm "inline asm code goes here"
1178     module asm "more can go here"
1179
1180 The strings can contain any character by escaping non-printable
1181 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1182 two digit hex code for the number.
1183
1184 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1185 assembly code is generated.
1186
1187 .. _langref_datalayout:
1188
1189 Data Layout
1190 -----------
1191
1192 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1193 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1194 simply:
1195
1196 .. code-block:: llvm
1197
1198     target datalayout = "layout specification"
1199
1200 The *layout specification* consists of a list of specifications
1201 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1202 with a letter and may include other information after the letter to
1203 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1204 as follows:
1205
1206 ``E``
1207     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1208     the bits with the most significance have the lowest address
1209     location.
1210 ``e``
1211     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1212     is, the bits with the least significance have the lowest address
1213     location.
1214 ``S<size>``
1215     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1216     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1217     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1218     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1219     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1220     alignment promotions.
1221 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1222     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1223     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1224     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1225     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1226     in the range [1,2^23).
1227 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1228     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1229     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1230 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1231     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1232     ``<size>``.
1233 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1234     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1235     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1236     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1237     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1238     targets.
1239 ``a:<abi>:<pref>``
1240     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1241 ``m:<mangling>``
1242     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1243     options are
1244
1245     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1246     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1247     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1248       symbols get a ``_`` prefix.
1249     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1250       functions also get a suffix based on the frame size.
1251 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1252     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1253     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1254     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1255     this set are considered to support most general arithmetic operations
1256     efficiently.
1257
1258 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1259 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1260 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1261
1262 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1263 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1264 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1265 specifications are given in this list:
1266
1267 -  ``E`` - big endian
1268 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1269 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1270    same as the default address space.
1271 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1272 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1273 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1274 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1275 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1276 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1277    alignment of 64-bits
1278 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1279 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1280 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1281 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1282 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1283 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1284 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1285
1286 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1287 following rules:
1288
1289 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1290    that specification is used.
1291 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1292    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1293    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1294    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1295    given the default specifications above, the i7 type will use the
1296    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1297    alignment of i64 (largest specified).
1298 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1299    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1300    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1301    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1302
1303 The function of the data layout string may not be what you expect.
1304 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1305 the code generator should use.
1306
1307 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1308 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1309 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1310 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1311 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1312 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1313 that require precise layout information, but this also prevents those
1314 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1315
1316 .. _langref_triple:
1317
1318 Target Triple
1319 -------------
1320
1321 A module may specify a target triple string that describes the target
1322 host. The syntax for the target triple is simply:
1323
1324 .. code-block:: llvm
1325
1326     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1327
1328 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1329 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1330
1331 ::
1332
1333     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1334     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1335
1336 This information is passed along to the backend so that it generates
1337 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1338 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1339
1340 .. _pointeraliasing:
1341
1342 Pointer Aliasing Rules
1343 ----------------------
1344
1345 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1346 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1347 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1348 to the following rules:
1349
1350 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1351    value it is *based* on.
1352 -  An address of a global variable is associated with the address range
1353    of the variable's storage.
1354 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1355    address range of the allocated storage.
1356 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1357    address.
1358 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1359    a function not defined within LLVM may be associated with address
1360    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1361    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1362    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1363
1364 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1365 following rules:
1366
1367 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1368    on the first operand of the ``getelementptr``.
1369 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1370    ``bitcast``.
1371 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1372    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1373    the pointer's value.
1374 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1375
1376 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1377 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1378
1379 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1380 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1381 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1382 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1383 alignment of the store.
1384
1385 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1386 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1387 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1388 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1389 alias analysis.
1390
1391 .. _volatile:
1392
1393 Volatile Memory Accesses
1394 ------------------------
1395
1396 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1397 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1398 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1399 volatile operations or change their order of execution relative to other
1400 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1401 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1402 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1403
1404 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1405 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1406 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1407 target-legal volatile load/store instructions.
1408
1409 .. admonition:: Rationale
1410
1411  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1412  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1413  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1414  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1415  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1416  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1417  do not violate the frontend's contract with the language.
1418
1419 .. _memmodel:
1420
1421 Memory Model for Concurrent Operations
1422 --------------------------------------
1423
1424 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1425 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1426 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1427 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1428
1429 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1430
1431 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1432 that
1433
1434 -  Is a superset of single-thread program order, and
1435 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1436    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1437    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1438    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1439    Constraints <ordering>`).
1440
1441 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1442 between a thread and signals executing inside that thread.
1443
1444 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1445 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1446 (defined) write operations (store instructions, atomic
1447 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1448 section, initialized globals are considered to have a write of the
1449 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1450 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1451 may see any write to the same byte, except:
1452
1453 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1454    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1455    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1456 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1457    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1458
1459 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1460
1461 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1462    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1463    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1464    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1465    synchronization.)
1466 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1467    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1468 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1469    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1470 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1471    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1472    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1473    constraints on how the choice is made.
1474 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1475
1476 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1477 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1478 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1479 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1480 than one instruction to read the series of bytes.
1481
1482 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1483 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1484 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1485 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1486 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1487 from an address, introducing a store can change a load that may see
1488 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1489
1490 .. _ordering:
1491
1492 Atomic Memory Ordering Constraints
1493 ----------------------------------
1494
1495 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1496 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1497 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1498 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1499 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1500 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1501 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1502 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1503 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1504 differently since they don't take an address. See that instruction's
1505 documentation for details.
1506
1507 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1508 :doc:`Atomics`.
1509
1510 ``unordered``
1511     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1512     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1513     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1514     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1515     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1516     to make them atomic in any interesting way.
1517 ``monotonic``
1518     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1519     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1520     address. All modification orders must be compatible with the
1521     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1522     orders can be combined to a global total order for the whole program
1523     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1524     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1525     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1526     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1527     happens before another atomic read of the same address, the later
1528     read must see the same value or a later value in the address's
1529     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1530     stronger) operations on the same address. If an address is written
1531     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1532     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1533     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1534     ``memory_order_relaxed``.
1535 ``acquire``
1536     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1537     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1538     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1539 ``release``
1540     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1541     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1542     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1543     complete description; see the C++0x definition of a release
1544     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1545     ``memory_order_release``.
1546 ``acq_rel`` (acquire+release)
1547     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1548     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1549 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1550     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1551     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1552     writes), there is a global total order on all
1553     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1554     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1555     modification orders of all the affected addresses. Each
1556     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1557     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1558     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1559
1560 .. _singlethread:
1561
1562 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1563 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1564 other operations running in the same thread (for example, in signal
1565 handlers).
1566
1567 .. _fastmath:
1568
1569 Fast-Math Flags
1570 ---------------
1571
1572 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1573 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1574 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1575 otherwise unsafe floating point operations
1576
1577 ``nnan``
1578    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1579    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1580    NaNs, but the value of the result is undefined.
1581
1582 ``ninf``
1583    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1584    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1585    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1586
1587 ``nsz``
1588    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1589    argument or result as insignificant.
1590
1591 ``arcp``
1592    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1593    argument rather than perform division.
1594
1595 ``fast``
1596    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1597    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1598    flag implies all the others.
1599
1600 .. _typesystem:
1601
1602 Type System
1603 ===========
1604
1605 The LLVM type system is one of the most important features of the
1606 intermediate representation. Being typed enables a number of
1607 optimizations to be performed on the intermediate representation
1608 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1609 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1610 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1611 not feasible to perform on normal three address code representations.
1612
1613 .. _t_void:
1614
1615 Void Type
1616 ---------
1617
1618 :Overview:
1619
1620
1621 The void type does not represent any value and has no size.
1622
1623 :Syntax:
1624
1625
1626 ::
1627
1628       void
1629
1630
1631 .. _t_function:
1632
1633 Function Type
1634 -------------
1635
1636 :Overview:
1637
1638
1639 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1640 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1641 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1642 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1643
1644 :Syntax:
1645
1646 ::
1647
1648       <returntype> (<parameter list>)
1649
1650 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1651 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1652 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1653 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1654 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1655 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1656
1657 :Examples:
1658
1659 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1660 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1661 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1662 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1663 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1664 | ``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. |
1665 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1666 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1667 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1668
1669 .. _t_firstclass:
1670
1671 First Class Types
1672 -----------------
1673
1674 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1675 Values of these types are the only ones which can be produced by
1676 instructions.
1677
1678 .. _t_single_value:
1679
1680 Single Value Types
1681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1682
1683 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1684
1685 .. _t_integer:
1686
1687 Integer Type
1688 """"""""""""
1689
1690 :Overview:
1691
1692 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1693 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1694 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1695
1696 :Syntax:
1697
1698 ::
1699
1700       iN
1701
1702 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1703 value.
1704
1705 Examples:
1706 *********
1707
1708 +----------------+------------------------------------------------+
1709 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1710 +----------------+------------------------------------------------+
1711 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1712 +----------------+------------------------------------------------+
1713 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1714 +----------------+------------------------------------------------+
1715
1716 .. _t_floating:
1717
1718 Floating Point Types
1719 """"""""""""""""""""
1720
1721 .. list-table::
1722    :header-rows: 1
1723
1724    * - Type
1725      - Description
1726
1727    * - ``half``
1728      - 16-bit floating point value
1729
1730    * - ``float``
1731      - 32-bit floating point value
1732
1733    * - ``double``
1734      - 64-bit floating point value
1735
1736    * - ``fp128``
1737      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1738
1739    * - ``x86_fp80``
1740      -  80-bit floating point value (X87)
1741
1742    * - ``ppc_fp128``
1743      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1744
1745 X86_mmx Type
1746 """"""""""""
1747
1748 :Overview:
1749
1750 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1751 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1752 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1753 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1754 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1755 of this type.
1756
1757 :Syntax:
1758
1759 ::
1760
1761       x86_mmx
1762
1763
1764 .. _t_pointer:
1765
1766 Pointer Type
1767 """"""""""""
1768
1769 :Overview:
1770
1771 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1772 commonly used to reference objects in memory.
1773
1774 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1775 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1776 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1777 are target-specific.
1778
1779 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1780 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1781
1782 :Syntax:
1783
1784 ::
1785
1786       <type> *
1787
1788 :Examples:
1789
1790 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1791 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1792 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1793 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1794 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1795 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1796 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1797
1798 .. _t_vector:
1799
1800 Vector Type
1801 """""""""""
1802
1803 :Overview:
1804
1805 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1806 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1807 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1808 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1809 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1810
1811 :Syntax:
1812
1813 ::
1814
1815       < <# elements> x <elementtype> >
1816
1817 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1818 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1819 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1820
1821 :Examples:
1822
1823 +-------------------+--------------------------------------------------+
1824 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1825 +-------------------+--------------------------------------------------+
1826 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1827 +-------------------+--------------------------------------------------+
1828 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1829 +-------------------+--------------------------------------------------+
1830 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1831 +-------------------+--------------------------------------------------+
1832
1833 .. _t_label:
1834
1835 Label Type
1836 ^^^^^^^^^^
1837
1838 :Overview:
1839
1840 The label type represents code labels.
1841
1842 :Syntax:
1843
1844 ::
1845
1846       label
1847
1848 .. _t_metadata:
1849
1850 Metadata Type
1851 ^^^^^^^^^^^^^
1852
1853 :Overview:
1854
1855 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1856 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1857
1858 :Syntax:
1859
1860 ::
1861
1862       metadata
1863
1864 .. _t_aggregate:
1865
1866 Aggregate Types
1867 ^^^^^^^^^^^^^^^
1868
1869 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1870 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1871 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1872 aggregate types.
1873
1874 .. _t_array:
1875
1876 Array Type
1877 """"""""""
1878
1879 :Overview:
1880
1881 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1882 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1883 elements) and an underlying data type.
1884
1885 :Syntax:
1886
1887 ::
1888
1889       [<# elements> x <elementtype>]
1890
1891 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1892 be any type with a size.
1893
1894 :Examples:
1895
1896 +------------------+--------------------------------------+
1897 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1898 +------------------+--------------------------------------+
1899 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1900 +------------------+--------------------------------------+
1901 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1902 +------------------+--------------------------------------+
1903
1904 Here are some examples of multidimensional arrays:
1905
1906 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1907 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1908 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1909 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1910 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1911 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1912 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1913
1914 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1915 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1916 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1917 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1918 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1919 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1920 example.
1921
1922 .. _t_struct:
1923
1924 Structure Type
1925 """"""""""""""
1926
1927 :Overview:
1928
1929 The structure type is used to represent a collection of data members
1930 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1931 a size.
1932
1933 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1934 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1935 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1936 '``insertvalue``' instructions.
1937
1938 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1939 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1940 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1941 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1942 required to match what the underlying code generator expects.
1943
1944 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1945 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1946 identified types are always defined at the top level with a name.
1947 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1948 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1949 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1950
1951 :Syntax:
1952
1953 ::
1954
1955       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1956       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1957
1958 :Examples:
1959
1960 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1961 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1962 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1963 | ``{ 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``.  |
1964 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1965 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1966 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1967
1968 .. _t_opaque:
1969
1970 Opaque Structure Types
1971 """"""""""""""""""""""
1972
1973 :Overview:
1974
1975 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1976 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1977 notion of a forward declared structure.
1978
1979 :Syntax:
1980
1981 ::
1982
1983       %X = type opaque
1984       %52 = type opaque
1985
1986 :Examples:
1987
1988 +--------------+-------------------+
1989 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1990 +--------------+-------------------+
1991
1992 .. _constants:
1993
1994 Constants
1995 =========
1996
1997 LLVM has several different basic types of constants. This section
1998 describes them all and their syntax.
1999
2000 Simple Constants
2001 ----------------
2002
2003 **Boolean constants**
2004     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2005     of the ``i1`` type.
2006 **Integer constants**
2007     Standard integers (such as '4') are constants of the
2008     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2009     integer types.
2010 **Floating point constants**
2011     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2012     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2013     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2014     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2015     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2016     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2017     point <t_floating>` type.
2018 **Null pointer constants**
2019     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2020     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2021
2022 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2023 floating point constants. For example, the form
2024 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2025 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2026 constants are required (and the only time that they are generated by the
2027 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2028 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2029 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2030 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2031 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2032
2033 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2034 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2035 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2036 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2037 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2038 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2039 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2040 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2041 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2042 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2043 will only work if they match the long double format on your target.
2044 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2045 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2046 (sign bit at the left).
2047
2048 There are no constants of type x86_mmx.
2049
2050 .. _complexconstants:
2051
2052 Complex Constants
2053 -----------------
2054
2055 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2056 constants and smaller complex constants.
2057
2058 **Structure constants**
2059     Structure constants are represented with notation similar to
2060     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2061     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2062     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2063     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2064     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2065     must match those specified by the type.
2066 **Array constants**
2067     Array constants are represented with notation similar to array type
2068     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2069     square brackets (``[]``)). For example:
2070     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2071     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2072     match those specified by the type.
2073 **Vector constants**
2074     Vector constants are represented with notation similar to vector
2075     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2076     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2077     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2078     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2079     elements must match those specified by the type.
2080 **Zero initialization**
2081     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2082     value to zero of *any* type, including scalar and
2083     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2084     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2085     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2086 **Metadata node**
2087     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2088     type <t_metadata>`. For example:
2089     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2090     constants that are meant to be interpreted as part of the
2091     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2092     information such as debug info.
2093
2094 Global Variable and Function Addresses
2095 --------------------------------------
2096
2097 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2098 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2099 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2100 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2101 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2102 file:
2103
2104 .. code-block:: llvm
2105
2106     @X = global i32 17
2107     @Y = global i32 42
2108     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2109
2110 .. _undefvalues:
2111
2112 Undefined Values
2113 ----------------
2114
2115 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2116 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2117 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2118 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2119
2120 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2121 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2122 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2123 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2124
2125 .. code-block:: llvm
2126
2127       %A = add %X, undef
2128       %B = sub %X, undef
2129       %C = xor %X, undef
2130     Safe:
2131       %A = undef
2132       %B = undef
2133       %C = undef
2134
2135 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2136 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2137
2138 .. code-block:: llvm
2139
2140       %A = or %X, undef
2141       %B = and %X, undef
2142     Safe:
2143       %A = -1
2144       %B = 0
2145     Unsafe:
2146       %A = undef
2147       %B = undef
2148
2149 These logical operations have bits that are not always affected by the
2150 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2151 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2152 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2153 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2154 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2155 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2156 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2157 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2158
2159 .. code-block:: llvm
2160
2161       %A = select undef, %X, %Y
2162       %B = select undef, 42, %Y
2163       %C = select %X, %Y, undef
2164     Safe:
2165       %A = %X     (or %Y)
2166       %B = 42     (or %Y)
2167       %C = %Y
2168     Unsafe:
2169       %A = undef
2170       %B = undef
2171       %C = undef
2172
2173 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2174 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2175 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2176 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2177 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2178 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2179 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2180
2181 .. code-block:: llvm
2182
2183       %A = xor undef, undef
2184
2185       %B = undef
2186       %C = xor %B, %B
2187
2188       %D = undef
2189       %E = icmp lt %D, 4
2190       %F = icmp gte %D, 4
2191
2192     Safe:
2193       %A = undef
2194       %B = undef
2195       %C = undef
2196       %D = undef
2197       %E = undef
2198       %F = undef
2199
2200 This example points out that two '``undef``' operands are not
2201 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2202 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2203 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2204 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2205 its value over its "live range". This is true because the variable
2206 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2207 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2208 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2209 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2210 uses with" concept would not hold.
2211
2212 .. code-block:: llvm
2213
2214       %A = fdiv undef, %X
2215       %B = fdiv %X, undef
2216     Safe:
2217       %A = undef
2218     b: unreachable
2219
2220 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2221 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2222 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2223 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2224 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2225 However, in the second example, we can make a more aggressive
2226 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2227 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2228 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2229 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2230 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2231 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2232
2233 .. code-block:: llvm
2234
2235     a:  store undef -> %X
2236     b:  store %X -> undef
2237     Safe:
2238     a: <deleted>
2239     b: unreachable
2240
2241 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2242 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2243 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2244 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2245 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2246
2247 .. _poisonvalues:
2248
2249 Poison Values
2250 -------------
2251
2252 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2253 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2254 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2255 which results in undefined behavior.
2256
2257 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2258 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2259 the ``nsw`` flag.
2260
2261 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2262
2263 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2264 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2265    their dynamic predecessor basic block.
2266 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2267    in the dynamic callers of their functions.
2268 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2269    instructions that dynamically transfer control back to them.
2270 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2271    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2272    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2273 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2274    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2275    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2276    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2277 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2278    most recent preceding instruction with externally visible side
2279    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2280    operations <volatile>`.)
2281 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2282    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2283    multiple successors and the instruction is always executed when
2284    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2285    when control is transferred to another.
2286 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2287    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2288    be different if the terminator had transferred control to a different
2289    successor.
2290 -  Dependence is transitive.
2291
2292 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2293 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2294 on a poison value has undefined behavior.
2295
2296 Here are some examples:
2297
2298 .. code-block:: llvm
2299
2300     entry:
2301       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2302       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2303       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2304       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2305
2306       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2307       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2308
2309       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2310
2311       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2312       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2313       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2314       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2315
2316       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2317       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2318
2319     true:
2320       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2321                                            ; it has undefined behavior.
2322       br label %end
2323
2324     end:
2325       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2326                                            ; Both edges into this PHI are
2327                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2328                                            ; always results in a poison value.
2329
2330       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2331                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2332                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2333
2334       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2335                                            ; The same branch again, but this time the
2336                                            ; true block doesn't have side effects.
2337
2338     second_true:
2339       ; No side effects!
2340       ret void
2341
2342     second_end:
2343       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2344                                            ; on the store in %end. Also, it is
2345                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2346                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2347                                            ; behavior in this example).
2348
2349 .. _blockaddress:
2350
2351 Addresses of Basic Blocks
2352 -------------------------
2353
2354 ``blockaddress(@function, %block)``
2355
2356 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2357 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2358 Taking the address of the entry block is illegal.
2359
2360 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2361 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2362 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2363 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2364 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2365 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2366 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2367 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2368 instruction.
2369
2370 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2371 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2372
2373 .. _constantexprs:
2374
2375 Constant Expressions
2376 --------------------
2377
2378 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2379 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2380 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2381 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2382 The following is the syntax for constant expressions:
2383
2384 ``trunc (CST to TYPE)``
2385     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2386     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2387 ``zext (CST to TYPE)``
2388     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2389     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2390 ``sext (CST to TYPE)``
2391     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2392     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2393 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2394     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2395     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2396     must be floating point.
2397 ``fpext (CST to TYPE)``
2398     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2399     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2400     floating point.
2401 ``fptoui (CST to TYPE)``
2402     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2403     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2404     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2405     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2406     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2407 ``fptosi (CST to TYPE)``
2408     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2409     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2410     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2411     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2412     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2413 ``uitofp (CST to TYPE)``
2414     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2415     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2416     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2417     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2418     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2419 ``sitofp (CST to TYPE)``
2420     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2421     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2422     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2423     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2424     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2425 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2426     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2427     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2428     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2429     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2430 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2431     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2432     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2433     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2434     This one is *really* dangerous!
2435 ``bitcast (CST to TYPE)``
2436     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2437     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2438     instruction <i_bitcast>`.
2439 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2440     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2441     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2442     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2443 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2444     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2445     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2446     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2447     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2448 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2449     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2450 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2451     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2452 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2453     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2454 ``extractelement (VAL, IDX)``
2455     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2456     constants.
2457 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2458     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2459     constants.
2460 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2461     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2462     constants.
2463 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2464     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2465     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2466     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2467     least one index value must be specified.
2468 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2469     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2470     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2471     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2472     value must be specified.
2473 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2474     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2475     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2476     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2477     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2478     operations on floating point values are allowed).
2479
2480 Other Values
2481 ============
2482
2483 .. _inlineasmexprs:
2484
2485 Inline Assembler Expressions
2486 ----------------------------
2487
2488 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2489 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2490 value represents the inline assembler as a string (containing the
2491 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2492 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2493 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2494 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2495 assembler expression is:
2496
2497 .. code-block:: llvm
2498
2499     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2500
2501 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2502 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2503 Thus, typically we have:
2504
2505 .. code-block:: llvm
2506
2507     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2508
2509 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2510 marked as having side effects. This is done through the use of the
2511 '``sideeffect``' keyword, like so:
2512
2513 .. code-block:: llvm
2514
2515     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2516
2517 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2518 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2519 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2520 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2521 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2522 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2523
2524 .. code-block:: llvm
2525
2526     call void asm alignstack "eieio", ""()
2527
2528 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2529 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2530 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2531 the only supported dialects. An example is:
2532
2533 .. code-block:: llvm
2534
2535     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2536
2537 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2538 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2539 keyword last.
2540
2541 Inline Asm Metadata
2542 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2543
2544 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2545 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2546 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2547 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2548 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2549 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2550 it. For example:
2551
2552 .. code-block:: llvm
2553
2554     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2555     ...
2556     !42 = !{ i32 1234567 }
2557
2558 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2559 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2560 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2561 occurs on.
2562
2563 .. _metadata:
2564
2565 Metadata Nodes and Metadata Strings
2566 -----------------------------------
2567
2568 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2569 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2570 code generator. One example application of metadata is source-level
2571 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2572 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2573 preceding exclamation point ('``!``').
2574
2575 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2576 contain any character by escaping non-printable characters with
2577 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2578 "``!"test\00"``".
2579
2580 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2581 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2582 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2583 their operand. For example:
2584
2585 .. code-block:: llvm
2586
2587     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2588
2589 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2590 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2591 example:
2592
2593 .. code-block:: llvm
2594
2595     !foo =  metadata !{!4, !3}
2596
2597 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2598 function is using two metadata arguments:
2599
2600 .. code-block:: llvm
2601
2602     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2603
2604 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2605 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2606
2607 .. code-block:: llvm
2608
2609     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2610
2611 More information about specific metadata nodes recognized by the
2612 optimizers and code generator is found below.
2613
2614 '``tbaa``' Metadata
2615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2616
2617 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2618 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2619 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2620 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2621 custom alias analysis behavior for other languages.
2622
2623 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2624 to three fields, e.g.:
2625
2626 .. code-block:: llvm
2627
2628     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2629     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2630     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2631     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2632
2633 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2634 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2635 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2636 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2637 common names.
2638
2639 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2640 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2641 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2642 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2643 from multiple front-ends is handled conservatively.
2644
2645 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2646 indicates that the type is "constant" (meaning
2647 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2648 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2649
2650 '``tbaa.struct``' Metadata
2651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2652
2653 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2654 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2655 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2656 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2657 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2658 of the aggregate.
2659
2660 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2661 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2662
2663 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2664 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2665 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2666 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2667 its tbaa tag. e.g.:
2668
2669 .. code-block:: llvm
2670
2671     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2672
2673 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2674 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2675 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2676
2677 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2678 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2679 does not carry useful data and need not be preserved.
2680
2681 '``fpmath``' Metadata
2682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2683
2684 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2685 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2686 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2687 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2688 it. ULP is defined as follows:
2689
2690     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2691     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2692     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2693     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2694     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2695
2696 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2697 number representing the maximum relative error, for example:
2698
2699 .. code-block:: llvm
2700
2701     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2702
2703 '``range``' Metadata
2704 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2705
2706 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2707 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2708 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2709 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2710 pair has the following properties:
2711
2712 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2713 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2714 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2715 -  The range is allowed to wrap.
2716 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2717    ``a!=b``.
2718
2719 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2720 they must be non-contiguous.
2721
2722 Examples:
2723
2724 .. code-block:: llvm
2725
2726       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2727       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2728       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2729       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2730     ...
2731     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2732     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2733     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2734     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2735
2736 '``llvm.loop``'
2737 ^^^^^^^^^^^^^^^
2738
2739 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2740 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2741 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2742 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2743 specified with the name ``llvm.loop``.
2744
2745 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2746 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2747 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2748 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2749 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2750 constructs:
2751
2752 .. code-block:: llvm
2753
2754     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2755     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2756
2757 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2758 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2759 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2760 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2761
2762 .. code-block:: llvm
2763
2764       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2765     ...
2766     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2767     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2768
2769 '``llvm.mem``'
2770 ^^^^^^^^^^^^^^^
2771
2772 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2773 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2774
2775 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2777
2778 For a loop to be parallel, in addition to using
2779 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2780 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2781 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2782 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2783 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2784 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2785 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2786 body.
2787
2788 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2789 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2790 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2791
2792 .. code-block:: llvm
2793
2794    for.body:
2795      ...
2796      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2797      ...
2798      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2799      ...
2800      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2801
2802    for.end:
2803    ...
2804    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2805
2806 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2807 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2808 the loop identifier metadata node directly:
2809
2810 .. code-block:: llvm
2811
2812    outer.for.body:
2813      ...
2814      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2815      ...
2816      br label %inner.for.body
2817
2818    inner.for.body:
2819      ...
2820      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2821      ...
2822      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2823      ...
2824      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2825
2826    inner.for.end:
2827      ...
2828      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2829      ...
2830      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2831
2832    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2833    ...
2834    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2835    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2836    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2837
2838 '``llvm.vectorizer``'
2839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2840
2841 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2842 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2843
2844 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2845 loop identification metadata.
2846
2847 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2849
2850 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2851 loop exactly ``N`` times.
2852
2853 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2854 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2855
2856 .. code-block:: llvm
2857
2858    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2859
2860 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2861 loop.
2862
2863 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2864 determined automatically.
2865
2866 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2868
2869 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2870 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2871 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2872 it believes it is valid to do so.
2873
2874 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2875 operand is an integer specifying the width. For example:
2876
2877 .. code-block:: llvm
2878
2879    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2880
2881 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2882 loop.
2883
2884 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2885 automatically.
2886
2887 Module Flags Metadata
2888 =====================
2889
2890 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2891 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2892 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2893 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2894 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2895 look it up.
2896
2897 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2898 Each triplet has the following form:
2899
2900 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2901    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2902    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2903    described below.
2904 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2905    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2906    including entries with the **Require** behavior).
2907 -  The third element is the value of the flag.
2908
2909 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2910 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2911 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2912 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2913 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2914 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2915
2916 The following behaviors are supported:
2917
2918 .. list-table::
2919    :header-rows: 1
2920    :widths: 10 90
2921
2922    * - Value
2923      - Behavior
2924
2925    * - 1
2926      - **Error**
2927            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2928            is that of the operands.
2929
2930    * - 2
2931      - **Warning**
2932            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2933            operand for the flag from the first module being linked.
2934
2935    * - 3
2936      - **Require**
2937            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2938            specified value after linking is performed. The value must be a
2939            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2940            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2941            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2942            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2943            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2944
2945    * - 4
2946      - **Override**
2947            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2948            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2949            differ, an error will be emitted.
2950
2951    * - 5
2952      - **Append**
2953            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2954
2955    * - 6
2956      - **AppendUnique**
2957            Appends the two values, which are required to be metadata
2958            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2959            during the append operation.
2960
2961 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2962 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2963 value) or **Override**.
2964
2965 An example of module flags:
2966
2967 .. code-block:: llvm
2968
2969     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2970     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2971     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2972     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2973       metadata !{
2974         metadata !"foo", i32 1
2975       }
2976     }
2977     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2978
2979 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2980    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2981    values are not equal.
2982
2983 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2984    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2985    '37'.
2986
2987 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2988    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2989    warning if their values are not equal.
2990
2991 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2992
2993    ::
2994
2995        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2996
2997    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2998    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2999    performed.
3000
3001 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3002 ----------------------------------------------------
3003
3004 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3005 collection in a special section called "image info". The metadata
3006 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3007 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3008 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3009 be merged rather than appended together.
3010
3011 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3012 following key-value pairs:
3013
3014 .. list-table::
3015    :header-rows: 1
3016    :widths: 30 70
3017
3018    * - Key
3019      - Value
3020
3021    * - ``Objective-C Version``
3022      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3023
3024    * - ``Objective-C Image Info Version``
3025      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3026        always 0.
3027
3028    * - ``Objective-C Image Info Section``
3029      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3030        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3031        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3032        Objective-C ABI version 2.
3033
3034    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3035      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3036        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3037        collection supported.
3038
3039    * - ``Objective-C GC Only``
3040      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3041        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3042        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3043
3044 Some important flag interactions:
3045
3046 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3047    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3048    2, then the resulting module has the
3049    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3050 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3051    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3052
3053 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3054 --------------------------------------------
3055
3056 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3057 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3058 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3059 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3060
3061 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3062 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3063 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3064 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3065 list of metadata strings defining linker options.
3066
3067 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3068 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3069 framework::
3070
3071     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3072        metadata !{
3073           metadata !{ metadata !"-lz" },
3074           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3075     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3076
3077 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3078 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3079 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3080 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3081 assembly writer or object file emitter.
3082
3083 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3084 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3085 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3086
3087 .. _intrinsicglobalvariables:
3088
3089 Intrinsic Global Variables
3090 ==========================
3091
3092 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3093 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3094 All globals of this sort should have a section specified as
3095 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3096 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3097
3098 .. _gv_llvmused:
3099
3100 The '``llvm.used``' Global Variable
3101 -----------------------------------
3102
3103 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3104 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3105 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3106 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3107 use of it is:
3108
3109 .. code-block:: llvm
3110
3111     @X = global i8 4
3112     @Y = global i32 123
3113
3114     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3115        i8* @X,
3116        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3117     ], section "llvm.metadata"
3118
3119 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3120 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3121 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3122 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3123 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3124 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3125 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3126
3127 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3128 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3129 molesting the symbol.
3130
3131 .. _gv_llvmcompilerused:
3132
3133 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3134 --------------------------------------------
3135
3136 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3137 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3138 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3139 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3140 by ``@llvm.used``.
3141
3142 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3143 and should not be exposed to source languages.
3144
3145 .. _gv_llvmglobalctors:
3146
3147 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3148 -------------------------------------------
3149
3150 .. code-block:: llvm
3151
3152     %0 = type { i32, void ()* }
3153     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3154
3155 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3156 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3157 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3158 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3159 is not defined.
3160
3161 .. _llvmglobaldtors:
3162
3163 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3164 -------------------------------------------
3165
3166 .. code-block:: llvm
3167
3168     %0 = type { i32, void ()* }
3169     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3170
3171 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3172 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3173 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3174 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3175 defined.
3176
3177 Instruction Reference
3178 =====================
3179
3180 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3181 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3182 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3183 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3184 :ref:`other instructions <otherops>`.
3185
3186 .. _terminators:
3187
3188 Terminator Instructions
3189 -----------------------
3190
3191 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3192 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3193 block should be executed after the current block is finished. These
3194 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3195 control flow, not values (the one exception being the
3196 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3197
3198 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3199 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3200 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3201 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3202
3203 .. _i_ret:
3204
3205 '``ret``' Instruction
3206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3207
3208 Syntax:
3209 """""""
3210
3211 ::
3212
3213       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3214       ret void                 ; Return from void function
3215
3216 Overview:
3217 """""""""
3218
3219 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3220 a value) from a function back to the caller.
3221
3222 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3223 value and then causes control flow, and one that just causes control
3224 flow to occur.
3225
3226 Arguments:
3227 """"""""""
3228
3229 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3230 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3231 class <t_firstclass>`' type.
3232
3233 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3234 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3235 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3236 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3237 value.
3238
3239 Semantics:
3240 """"""""""
3241
3242 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3243 the calling function's context. If the caller is a
3244 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3245 instruction after the call. If the caller was an
3246 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3247 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3248 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3249 value.
3250
3251 Example:
3252 """"""""
3253
3254 .. code-block:: llvm
3255
3256       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3257       ret void                        ; Return from a void function
3258       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3259
3260 .. _i_br:
3261
3262 '``br``' Instruction
3263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3264
3265 Syntax:
3266 """""""
3267
3268 ::
3269
3270       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3271       br label <dest>          ; Unconditional branch
3272
3273 Overview:
3274 """""""""
3275
3276 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3277 different basic block in the current function. There are two forms of
3278 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3279 unconditional branch.
3280
3281 Arguments:
3282 """"""""""
3283
3284 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3285 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3286 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3287
3288 Semantics:
3289 """"""""""
3290
3291 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3292 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3293 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3294 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3295
3296 Example:
3297 """"""""
3298
3299 .. code-block:: llvm
3300
3301     Test:
3302       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3303       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3304     IfEqual:
3305       ret i32 1
3306     IfUnequal:
3307       ret i32 0
3308
3309 .. _i_switch:
3310
3311 '``switch``' Instruction
3312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3313
3314 Syntax:
3315 """""""
3316
3317 ::
3318
3319       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3320
3321 Overview:
3322 """""""""
3323
3324 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3325 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3326 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3327 destinations.
3328
3329 Arguments:
3330 """"""""""
3331
3332 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3333 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3334 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3335 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3336
3337 Semantics:
3338 """"""""""
3339
3340 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3341 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3342 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3343 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3344 to the default destination.
3345
3346 Implementation:
3347 """""""""""""""
3348
3349 Depending on properties of the target machine and the particular
3350 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3351 different ways. For example, it could be generated as a series of
3352 chained conditional branches or with a lookup table.
3353
3354 Example:
3355 """"""""
3356
3357 .. code-block:: llvm
3358
3359      ; Emulate a conditional br instruction
3360      %Val = zext i1 %value to i32
3361      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3362
3363      ; Emulate an unconditional br instruction
3364      switch i32 0, label %dest [ ]
3365
3366      ; Implement a jump table:
3367      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3368                                          i32 1, label %onone
3369                                          i32 2, label %ontwo ]
3370
3371 .. _i_indirectbr:
3372
3373 '``indirectbr``' Instruction
3374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3375
3376 Syntax:
3377 """""""
3378
3379 ::
3380
3381       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3382
3383 Overview:
3384 """""""""
3385
3386 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3387 label within the current function, whose address is specified by
3388 "``address``". Address must be derived from a
3389 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3390
3391 Arguments:
3392 """"""""""
3393
3394 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3395 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3396 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3397 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3398
3399 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3400 accurate understanding of the CFG.
3401
3402 Semantics:
3403 """"""""""
3404
3405 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3406 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3407 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3408 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3409
3410 Implementation:
3411 """""""""""""""
3412
3413 This is typically implemented with a jump through a register.
3414
3415 Example:
3416 """"""""
3417
3418 .. code-block:: llvm
3419
3420      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3421
3422 .. _i_invoke:
3423
3424 '``invoke``' Instruction
3425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3426
3427 Syntax:
3428 """""""
3429
3430 ::
3431
3432       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3433                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3434
3435 Overview:
3436 """""""""
3437
3438 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3439 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3440 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3441 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3442 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3443 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3444 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3445 nearest "exception" label.
3446
3447 The '``exception``' label is a `landing
3448 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3449 '``exception``' label is required to have the
3450 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3451 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3452 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3453 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3454 instruction, so that the important information contained within the
3455 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3456
3457 Arguments:
3458 """"""""""
3459
3460 This instruction requires several arguments:
3461
3462 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3463    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3464    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3465 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3466    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3467    are valid here.
3468 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3469    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3470    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3471    branching off an arbitrary pointer to function value.
3472 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3473    function to be invoked.
3474 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3475    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3476    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3477    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3478    extra arguments can be specified.
3479 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3480    executes a '``ret``' instruction.
3481 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3482    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3483    mechanism.
3484 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3485    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3486    attributes are valid here.
3487
3488 Semantics:
3489 """"""""""
3490
3491 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3492 instruction in most regards. The primary difference is that it
3493 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3494 library to unwind the stack.
3495
3496 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3497 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3498 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3499 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3500
3501 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3502 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3503 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3504 return value is available.
3505
3506 Example:
3507 """"""""
3508
3509 .. code-block:: llvm
3510
3511       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3512                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3513       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3514                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3515
3516 .. _i_resume:
3517
3518 '``resume``' Instruction
3519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3520
3521 Syntax:
3522 """""""
3523
3524 ::
3525
3526       resume <type> <value>
3527
3528 Overview:
3529 """""""""
3530
3531 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3532 successors.
3533
3534 Arguments:
3535 """"""""""
3536
3537 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3538 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3539 function.
3540
3541 Semantics:
3542 """"""""""
3543
3544 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3545 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3546 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3547
3548 Example:
3549 """"""""
3550
3551 .. code-block:: llvm
3552
3553       resume { i8*, i32 } %exn
3554
3555 .. _i_unreachable:
3556
3557 '``unreachable``' Instruction
3558 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3559
3560 Syntax:
3561 """""""
3562
3563 ::
3564
3565       unreachable
3566
3567 Overview:
3568 """""""""
3569
3570 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3571 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3572 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3573 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3574
3575 Semantics:
3576 """"""""""
3577
3578 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3579
3580 .. _binaryops:
3581
3582 Binary Operations
3583 -----------------
3584
3585 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3586 They require two operands of the same type, execute an operation on
3587 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3588 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3589 result value has the same type as its operands.
3590
3591 There are several different binary operators:
3592
3593 .. _i_add:
3594
3595 '``add``' Instruction
3596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3597
3598 Syntax:
3599 """""""
3600
3601 ::
3602
3603       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3604       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3605       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3606       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3607
3608 Overview:
3609 """""""""
3610
3611 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3612
3613 Arguments:
3614 """"""""""
3615
3616 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3617 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3618 arguments must have identical types.
3619
3620 Semantics:
3621 """"""""""
3622
3623 The value produced is the integer sum of the two operands.
3624
3625 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3626 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3627 the result.
3628
3629 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3630 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3631
3632 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3633 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3634 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3635 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3636
3637 Example:
3638 """"""""
3639
3640 .. code-block:: llvm
3641
3642       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3643
3644 .. _i_fadd:
3645
3646 '``fadd``' Instruction
3647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3648
3649 Syntax:
3650 """""""
3651
3652 ::
3653
3654       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3655
3656 Overview:
3657 """""""""
3658
3659 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3660
3661 Arguments:
3662 """"""""""
3663
3664 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3665 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3666 Both arguments must have identical types.
3667
3668 Semantics:
3669 """"""""""
3670
3671 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3672 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3673 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3674 optimizations:
3675
3676 Example:
3677 """"""""
3678
3679 .. code-block:: llvm
3680
3681       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3682
3683 '``sub``' Instruction
3684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3685
3686 Syntax:
3687 """""""
3688
3689 ::
3690
3691       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3692       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3693       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3694       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3695
3696 Overview:
3697 """""""""
3698
3699 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3700
3701 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3702 instruction present in most other intermediate representations.
3703
3704 Arguments:
3705 """"""""""
3706
3707 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3708 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3709 arguments must have identical types.
3710
3711 Semantics:
3712 """"""""""
3713
3714 The value produced is the integer difference of the two operands.
3715
3716 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3717 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3718 the result.
3719
3720 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3721 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3722
3723 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3724 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3725 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3726 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3727
3728 Example:
3729 """"""""
3730
3731 .. code-block:: llvm
3732
3733       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3734       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3735
3736 .. _i_fsub:
3737
3738 '``fsub``' Instruction
3739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3740
3741 Syntax:
3742 """""""
3743
3744 ::
3745
3746       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3747
3748 Overview:
3749 """""""""
3750
3751 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3752
3753 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3754 instruction present in most other intermediate representations.
3755
3756 Arguments:
3757 """"""""""
3758
3759 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3760 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3761 Both arguments must have identical types.
3762
3763 Semantics:
3764 """"""""""
3765
3766 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3767 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3768 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3769 unsafe floating point optimizations:
3770
3771 Example:
3772 """"""""
3773
3774 .. code-block:: llvm
3775
3776       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3777       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3778
3779 '``mul``' Instruction
3780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3781
3782 Syntax:
3783 """""""
3784
3785 ::
3786
3787       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3788       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3789       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3790       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3791
3792 Overview:
3793 """""""""
3794
3795 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3796
3797 Arguments:
3798 """"""""""
3799
3800 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3801 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3802 arguments must have identical types.
3803
3804 Semantics:
3805 """"""""""
3806
3807 The value produced is the integer product of the two operands.
3808
3809 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3810 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3811 bit width of the result.
3812
3813 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3814 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3815 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3816 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3817 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3818 product.
3819
3820 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3821 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3822 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3823 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3824
3825 Example:
3826 """"""""
3827
3828 .. code-block:: llvm
3829
3830       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3831
3832 .. _i_fmul:
3833
3834 '``fmul``' Instruction
3835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3836
3837 Syntax:
3838 """""""
3839
3840 ::
3841
3842       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3843
3844 Overview:
3845 """""""""
3846
3847 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3848
3849 Arguments:
3850 """"""""""
3851
3852 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3853 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3854 Both arguments must have identical types.
3855
3856 Semantics:
3857 """"""""""
3858
3859 The value produced is the floating point product of the two operands.
3860 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3861 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3862 unsafe floating point optimizations:
3863
3864 Example:
3865 """"""""
3866
3867 .. code-block:: llvm
3868
3869       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3870
3871 '``udiv``' Instruction
3872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3873
3874 Syntax:
3875 """""""
3876
3877 ::
3878
3879       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3880       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3881
3882 Overview:
3883 """""""""
3884
3885 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3886
3887 Arguments:
3888 """"""""""
3889
3890 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3891 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3892 arguments must have identical types.
3893
3894 Semantics:
3895 """"""""""
3896
3897 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3898
3899 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3900 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3901
3902 Division by zero leads to undefined behavior.
3903
3904 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3905 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3906 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3907
3908 Example:
3909 """"""""
3910
3911 .. code-block:: llvm
3912
3913       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3914
3915 '``sdiv``' Instruction
3916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3917
3918 Syntax:
3919 """""""
3920
3921 ::
3922
3923       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3924       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3925
3926 Overview:
3927 """""""""
3928
3929 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3930
3931 Arguments:
3932 """"""""""
3933
3934 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3935 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3936 arguments must have identical types.
3937
3938 Semantics:
3939 """"""""""
3940
3941 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3942 rounded towards zero.
3943
3944 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3945 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3946
3947 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3948 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3949 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3950
3951 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3952 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3953
3954 Example:
3955 """"""""
3956
3957 .. code-block:: llvm
3958
3959       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3960
3961 .. _i_fdiv:
3962
3963 '``fdiv``' Instruction
3964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3965
3966 Syntax:
3967 """""""
3968
3969 ::
3970
3971       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3972
3973 Overview:
3974 """""""""
3975
3976 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3977
3978 Arguments:
3979 """"""""""
3980
3981 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3982 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3983 Both arguments must have identical types.
3984
3985 Semantics:
3986 """"""""""
3987
3988 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3989 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3990 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3991 unsafe floating point optimizations:
3992
3993 Example:
3994 """"""""
3995
3996 .. code-block:: llvm
3997
3998       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3999
4000 '``urem``' Instruction
4001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4002
4003 Syntax:
4004 """""""
4005
4006 ::
4007
4008       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4009
4010 Overview:
4011 """""""""
4012
4013 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4014 division of its two arguments.
4015
4016 Arguments:
4017 """"""""""
4018
4019 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4020 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4021 arguments must have identical types.
4022
4023 Semantics:
4024 """"""""""
4025
4026 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4027 This instruction always performs an unsigned division to get the
4028 remainder.
4029
4030 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4031 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4032
4033 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4034
4035 Example:
4036 """"""""
4037
4038 .. code-block:: llvm
4039
4040       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4041
4042 '``srem``' Instruction
4043 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4044
4045 Syntax:
4046 """""""
4047
4048 ::
4049
4050       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4051
4052 Overview:
4053 """""""""
4054
4055 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4056 division of its two operands. This instruction can also take
4057 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4058 must be integers.
4059
4060 Arguments:
4061 """"""""""
4062
4063 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4064 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4065 arguments must have identical types.
4066
4067 Semantics:
4068 """"""""""
4069
4070 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4071 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4072 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4073 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4074 difference, see `The Math
4075 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4076 table of how this is implemented in various languages, please see
4077 `Wikipedia: modulo
4078 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4079
4080 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4081 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4082
4083 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4084 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4085 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4086 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4087 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4088 result of the division and the remainder.)
4089
4090 Example:
4091 """"""""
4092
4093 .. code-block:: llvm
4094
4095       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4096
4097 .. _i_frem:
4098
4099 '``frem``' Instruction
4100 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4101
4102 Syntax:
4103 """""""
4104
4105 ::
4106
4107       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4108
4109 Overview:
4110 """""""""
4111
4112 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4113 its two operands.
4114
4115 Arguments:
4116 """"""""""
4117
4118 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4119 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4120 Both arguments must have identical types.
4121
4122 Semantics:
4123 """"""""""
4124
4125 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4126 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4127 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4128 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4129
4130 Example:
4131 """"""""
4132
4133 .. code-block:: llvm
4134
4135       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4136
4137 .. _bitwiseops:
4138
4139 Bitwise Binary Operations
4140 -------------------------
4141
4142 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4143 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4144 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4145 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4146 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4147
4148 '``shl``' Instruction
4149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4150
4151 Syntax:
4152 """""""
4153
4154 ::
4155
4156       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4157       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4158       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4159       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4160
4161 Overview:
4162 """""""""
4163
4164 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4165 a specified number of bits.
4166
4167 Arguments:
4168 """"""""""
4169
4170 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4171 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4172 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4173
4174 Semantics:
4175 """"""""""
4176
4177 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4178 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4179 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4180 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4181 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4182 in ``op2``.
4183
4184 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4185 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4186 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4187 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4188 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4189 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4190 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4191
4192 Example:
4193 """"""""
4194
4195 .. code-block:: llvm
4196
4197       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4198       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4199       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4200       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4201       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4202
4203 '``lshr``' Instruction
4204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4205
4206 Syntax:
4207 """""""
4208
4209 ::
4210
4211       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4212       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4213
4214 Overview:
4215 """""""""
4216
4217 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4218 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4219
4220 Arguments:
4221 """"""""""
4222
4223 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4224 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4225 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4226
4227 Semantics:
4228 """"""""""
4229
4230 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4231 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4232 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4233 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4234 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4235 corresponding shift amount in ``op2``.
4236
4237 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4238 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4239 non-zero.
4240
4241 Example:
4242 """"""""
4243
4244 .. code-block:: llvm
4245
4246       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4247       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4248       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4249       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4250       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4251       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4252
4253 '``ashr``' Instruction
4254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4255
4256 Syntax:
4257 """""""
4258
4259 ::
4260
4261       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4262       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4263
4264 Overview:
4265 """""""""
4266
4267 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4268 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4269 extension.
4270
4271 Arguments:
4272 """"""""""
4273
4274 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4275 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4276 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4277
4278 Semantics:
4279 """"""""""
4280
4281 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4282 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4283 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4284 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4285 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4286 corresponding shift amount in ``op2``.
4287
4288 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4289 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4290 non-zero.
4291
4292 Example:
4293 """"""""
4294
4295 .. code-block:: llvm
4296
4297       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4298       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4299       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4300       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4301       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4302       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4303
4304 '``and``' Instruction
4305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4306
4307 Syntax:
4308 """""""
4309
4310 ::
4311
4312       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4313
4314 Overview:
4315 """""""""
4316
4317 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4318 operands.
4319
4320 Arguments:
4321 """"""""""
4322
4323 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4324 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4325 arguments must have identical types.
4326
4327 Semantics:
4328 """"""""""
4329
4330 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4331
4332 +-----+-----+-----+
4333 | In0 | In1 | Out |
4334 +-----+-----+-----+
4335 |   0 |   0 |   0 |
4336 +-----+-----+-----+
4337 |   0 |   1 |   0 |
4338 +-----+-----+-----+
4339 |   1 |   0 |   0 |
4340 +-----+-----+-----+
4341 |   1 |   1 |   1 |
4342 +-----+-----+-----+
4343
4344 Example:
4345 """"""""
4346
4347 .. code-block:: llvm
4348
4349       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4350       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4351       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4352
4353 '``or``' Instruction
4354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4355
4356 Syntax:
4357 """""""
4358
4359 ::
4360
4361       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4362
4363 Overview:
4364 """""""""
4365
4366 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4367 two operands.
4368
4369 Arguments:
4370 """"""""""
4371
4372 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4373 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4374 arguments must have identical types.
4375
4376 Semantics:
4377 """"""""""
4378
4379 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4380
4381 +-----+-----+-----+
4382 | In0 | In1 | Out |
4383 +-----+-----+-----+
4384 |   0 |   0 |   0 |
4385 +-----+-----+-----+
4386 |   0 |   1 |   1 |
4387 +-----+-----+-----+
4388 |   1 |   0 |   1 |
4389 +-----+-----+-----+
4390 |   1 |   1 |   1 |
4391 +-----+-----+-----+
4392
4393 Example:
4394 """"""""
4395
4396 ::
4397
4398       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4399       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4400       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4401
4402 '``xor``' Instruction
4403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4404
4405 Syntax:
4406 """""""
4407
4408 ::
4409
4410       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4411
4412 Overview:
4413 """""""""
4414
4415 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4416 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4417 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4418
4419 Arguments:
4420 """"""""""
4421
4422 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4423 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4424 arguments must have identical types.
4425
4426 Semantics:
4427 """"""""""
4428
4429 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4430
4431 +-----+-----+-----+
4432 | In0 | In1 | Out |
4433 +-----+-----+-----+
4434 |   0 |   0 |   0 |
4435 +-----+-----+-----+
4436 |   0 |   1 |   1 |
4437 +-----+-----+-----+
4438 |   1 |   0 |   1 |
4439 +-----+-----+-----+
4440 |   1 |   1 |   0 |
4441 +-----+-----+-----+
4442
4443 Example:
4444 """"""""
4445
4446 .. code-block:: llvm
4447
4448       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4449       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4450       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4451       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4452
4453 Vector Operations
4454 -----------------
4455
4456 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4457 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4458 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4459 While LLVM does directly support these vector operations, many
4460 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4461 take full advantage of a specific target.
4462
4463 .. _i_extractelement:
4464
4465 '``extractelement``' Instruction
4466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4467
4468 Syntax:
4469 """""""
4470
4471 ::
4472
4473       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4474
4475 Overview:
4476 """""""""
4477
4478 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4479 from a vector at a specified index.
4480
4481 Arguments:
4482 """"""""""
4483
4484 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4485 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4486 the position from which to extract the element. The index may be a
4487 variable.
4488
4489 Semantics:
4490 """"""""""
4491
4492 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4493 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4494 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4495
4496 Example:
4497 """"""""
4498
4499 .. code-block:: llvm
4500
4501       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4502
4503 .. _i_insertelement:
4504
4505 '``insertelement``' Instruction
4506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4507
4508 Syntax:
4509 """""""
4510
4511 ::
4512
4513       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4514
4515 Overview:
4516 """""""""
4517
4518 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4519 vector at a specified index.
4520
4521 Arguments:
4522 """"""""""
4523
4524 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4525 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4526 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4527 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4528 index may be a variable.
4529
4530 Semantics:
4531 """"""""""
4532
4533 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4534 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4535 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4536 undefined.
4537
4538 Example:
4539 """"""""
4540
4541 .. code-block:: llvm
4542
4543       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4544
4545 .. _i_shufflevector:
4546
4547 '``shufflevector``' Instruction
4548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4549
4550 Syntax:
4551 """""""
4552
4553 ::
4554
4555       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4556
4557 Overview:
4558 """""""""
4559
4560 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4561 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4562 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4563
4564 Arguments:
4565 """"""""""
4566
4567 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4568 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4569 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4570 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4571 same as the element type of the first two operands.
4572
4573 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4574 constant integer or undef values.
4575
4576 Semantics:
4577 """"""""""
4578
4579 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4580 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4581 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4582 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4583 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4584 only one vector.
4585
4586 Example:
4587 """"""""
4588
4589 .. code-block:: llvm
4590
4591       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4592                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4593       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4594                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4595       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4596                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4597       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4598                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4599
4600 Aggregate Operations
4601 --------------------
4602
4603 LLVM supports several instructions for working with
4604 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4605
4606 .. _i_extractvalue:
4607
4608 '``extractvalue``' Instruction
4609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4610
4611 Syntax:
4612 """""""
4613
4614 ::
4615
4616       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4617
4618 Overview:
4619 """""""""
4620
4621 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4622 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4623
4624 Arguments:
4625 """"""""""
4626
4627 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4628 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4629 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4630 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4631
4632 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4633
4634 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4635    omitted and assumed to be zero.
4636 -  At least one index must be specified.
4637 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4638
4639 Semantics:
4640 """"""""""
4641
4642 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4643 the index operands.
4644
4645 Example:
4646 """"""""
4647
4648 .. code-block:: llvm
4649
4650       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4651
4652 .. _i_insertvalue:
4653
4654 '``insertvalue``' Instruction
4655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4656
4657 Syntax:
4658 """""""
4659
4660 ::
4661
4662       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4663
4664 Overview:
4665 """""""""
4666
4667 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4668 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4669
4670 Arguments:
4671 """"""""""
4672
4673 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4674 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4675 a first-class value to insert. The following operands are constant
4676 indices indicating the position at which to insert the value in a
4677 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4678 to insert must have the same type as the value identified by the
4679 indices.
4680
4681 Semantics:
4682 """"""""""
4683
4684 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4685 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4686 indices is that of ``elt``.
4687
4688 Example:
4689 """"""""
4690
4691 .. code-block:: llvm
4692
4693       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4694       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4695       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4696
4697 .. _memoryops:
4698
4699 Memory Access and Addressing Operations
4700 ---------------------------------------
4701
4702 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4703 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4704 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4705 memory in LLVM.
4706
4707 .. _i_alloca:
4708
4709 '``alloca``' Instruction
4710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4711
4712 Syntax:
4713 """""""
4714
4715 ::
4716
4717       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4718
4719 Overview:
4720 """""""""
4721
4722 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4723 currently executing function, to be automatically released when this
4724 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4725 generic address space (address space zero).
4726
4727 Arguments:
4728 """"""""""
4729
4730 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4731 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4732 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4733 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4734 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4735 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4736 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4737 any convenient boundary compatible with the type.
4738
4739 '``type``' may be any sized type.
4740
4741 Semantics:
4742 """"""""""
4743
4744 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4745 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4746 memory is automatically released when the function returns. The
4747 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4748 variables that must have an address available. When the function returns
4749 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4750 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4751 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4752 is not specified.
4753
4754 Example:
4755 """"""""
4756
4757 .. code-block:: llvm
4758
4759       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4760       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4761       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4762       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4763
4764 .. _i_load:
4765
4766 '``load``' Instruction
4767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4768
4769 Syntax:
4770 """""""
4771
4772 ::
4773
4774       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4775       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4776       !<index> = !{ i32 1 }
4777
4778 Overview:
4779 """""""""
4780
4781 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4782
4783 Arguments:
4784 """"""""""
4785
4786 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4787 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4788 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4789 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4790 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4791 operations <volatile>`.
4792
4793 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4794 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4795 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4796 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4797 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4798 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4799 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4800 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4801 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4802 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4803 any defined semantics for atomic loads.
4804
4805 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4806 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4807 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4808 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4809 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4810 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4811 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4812
4813 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4814 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4815 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4816 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4817 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4818 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4819 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4820
4821 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4822 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4823 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4824 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4825 address points to memory which does not change value during program
4826 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4827 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4828
4829 Semantics:
4830 """"""""""
4831
4832 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4833 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4834 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4835 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4836 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4837 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4838 written using a store of the same type.
4839
4840 Examples:
4841 """""""""
4842
4843 .. code-block:: llvm
4844
4845       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4846       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4847       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4848
4849 .. _i_store:
4850
4851 '``store``' Instruction
4852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4853
4854 Syntax:
4855 """""""
4856
4857 ::
4858
4859       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4860       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4861
4862 Overview:
4863 """""""""
4864
4865 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4866
4867 Arguments:
4868 """"""""""
4869
4870 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4871 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4872 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4873 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4874 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4875 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4876 operations <volatile>`.
4877
4878 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4879 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4880 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4881 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4882 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4883 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4884 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4885 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4886 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4887 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4888 have any defined semantics for atomic stores.
4889
4890 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4891 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4892 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4893 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4894 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4895 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4896 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4897 safe.
4898
4899 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4900 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4901 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4902 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4903 be reused in the cache. The code generator may select special
4904 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4905 x86.
4906
4907 Semantics:
4908 """"""""""
4909
4910 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4911 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4912 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4913 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4914 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4915 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4916 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4917 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4918
4919 Example:
4920 """"""""
4921
4922 .. code-block:: llvm
4923
4924       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4925       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4926       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4927
4928 .. _i_fence:
4929
4930 '``fence``' Instruction
4931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4932
4933 Syntax:
4934 """""""
4935
4936 ::
4937
4938       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4939
4940 Overview:
4941 """""""""
4942
4943 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4944 between operations.
4945
4946 Arguments:
4947 """"""""""
4948
4949 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4950 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4951 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4952
4953 Semantics:
4954 """"""""""
4955
4956 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4957 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4958 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4959 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4960 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4961 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4962 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4963 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4964 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4965 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4966 *happens-before* edge.
4967
4968 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4969 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4970 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4971
4972 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4973 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4974 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4975
4976 Example:
4977 """"""""
4978
4979 .. code-block:: llvm
4980
4981       fence acquire                          ; yields {void}
4982       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4983
4984 .. _i_cmpxchg:
4985
4986 '``cmpxchg``' Instruction
4987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4988
4989 Syntax:
4990 """""""
4991
4992 ::
4993
4994       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields {ty}
4995
4996 Overview:
4997 """""""""
4998
4999 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5000 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5001 equal, it stores a new value into the memory.
5002
5003 Arguments:
5004 """"""""""
5005
5006 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5007 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5008 address, and a new value to place at that address if the compared values
5009 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5010 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5011 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5012 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5013 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5014 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5015 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5016
5017 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5018 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. The both ordering
5019 parameters must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure
5020 must be no stronger than that on success, and the failure ordering cannot be
5021 either ``release`` or ``acq_rel``.
5022
5023 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5024 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5025 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5026 respect to all other code in the system.
5027
5028 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5029 equal to the size in memory of the operand.
5030
5031 Semantics:
5032 """"""""""
5033
5034 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5035 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
5036 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
5037 returned.
5038
5039 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5040 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5041 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5042
5043 Example:
5044 """"""""
5045
5046 .. code-block:: llvm
5047
5048     entry:
5049       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
5050       br label %loop
5051
5052     loop:
5053       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5054       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5055       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields {i32}
5056       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5057       br i1 %success, label %done, label %loop
5058
5059     done:
5060       ...
5061
5062 .. _i_atomicrmw:
5063
5064 '``atomicrmw``' Instruction
5065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5066
5067 Syntax:
5068 """""""
5069
5070 ::
5071
5072       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5073
5074 Overview:
5075 """""""""
5076
5077 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5078
5079 Arguments:
5080 """"""""""
5081
5082 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5083 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5084 operation. The operation must be one of the following keywords:
5085
5086 -  xchg
5087 -  add
5088 -  sub
5089 -  and
5090 -  nand
5091 -  or
5092 -  xor
5093 -  max
5094 -  min
5095 -  umax
5096 -  umin
5097
5098 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5099 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5100 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5101 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5102 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5103 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5104 operations <volatile>`.
5105
5106 Semantics:
5107 """"""""""
5108
5109 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5110 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5111 value at the location is returned. The modification is specified by the
5112 operation argument:
5113
5114 -  xchg: ``*ptr = val``
5115 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5116 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5117 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5118 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5119 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5120 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5121 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5122 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5123 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5124    comparison)
5125 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5126    comparison)
5127
5128 Example:
5129 """"""""
5130
5131 .. code-block:: llvm
5132
5133       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5134
5135 .. _i_getelementptr:
5136
5137 '``getelementptr``' Instruction
5138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5139
5140 Syntax:
5141 """""""
5142
5143 ::
5144
5145       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5146       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5147       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5148
5149 Overview:
5150 """""""""
5151
5152 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5153 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5154 address calculation only and does not access memory.
5155
5156 Arguments:
5157 """"""""""
5158
5159 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5160 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5161 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5162 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5163 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5164 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5165 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5166 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5167 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5168 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5169 would require loading the pointer before continuing calculation.
5170
5171 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5172 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5173 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5174 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5175 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5176 required to be constant. These integers are treated as signed values
5177 where relevant.
5178
5179 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5180 to LLVM:
5181
5182 .. code-block:: c
5183
5184     struct RT {
5185       char A;
5186       int B[10][20];
5187       char C;
5188     };
5189     struct ST {
5190       int X;
5191       double Y;
5192       struct RT Z;
5193     };
5194
5195     int *foo(struct ST *s) {
5196       return &s[1].Z.B[5][13];
5197     }
5198
5199 The LLVM code generated by Clang is:
5200
5201 .. code-block:: llvm
5202
5203     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5204     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5205
5206     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5207     entry:
5208       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5209       ret i32* %arrayidx
5210     }
5211
5212 Semantics:
5213 """"""""""
5214
5215 In the example above, the first index is indexing into the
5216 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5217 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5218 indexes into the third element of the structure, yielding a
5219 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5220 structure. The third index indexes into the second element of the
5221 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5222 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5223 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5224 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5225
5226 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5227 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5228 for the given testcase is equivalent to:
5229
5230 .. code-block:: llvm
5231
5232     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5233       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5234       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5235       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5236       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5237       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5238       ret i32* %t5
5239     }
5240
5241 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5242 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5243 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5244 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5245 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5246 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5247 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5248 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5249 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5250 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5251
5252 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5253 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5254 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5255 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5256 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5257 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5258 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5259 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5260 information.
5261
5262 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5263 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5264
5265 Example:
5266 """"""""
5267
5268 .. code-block:: llvm
5269
5270         ; yields [12 x i8]*:aptr
5271         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5272         ; yields i8*:vptr
5273         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5274         ; yields i8*:eptr
5275         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5276         ; yields i32*:iptr
5277         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5278
5279 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5280 must be a vector with the same number of elements. For example:
5281
5282 .. code-block:: llvm
5283
5284      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5285
5286 Conversion Operations
5287 ---------------------
5288
5289 The instructions in this category are the conversion instructions
5290 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5291 various bit conversions on the operand.
5292
5293 '``trunc .. to``' Instruction
5294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5295
5296 Syntax:
5297 """""""
5298
5299 ::
5300
5301       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5302
5303 Overview:
5304 """""""""
5305
5306 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5307
5308 Arguments:
5309 """"""""""
5310
5311 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5312 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5313 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5314 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5315 types are not allowed.
5316
5317 Semantics:
5318 """"""""""
5319
5320 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5321 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5322 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5323 It will always truncate bits.
5324
5325 Example:
5326 """"""""
5327
5328 .. code-block:: llvm
5329
5330       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5331       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5332       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5333       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5334
5335 '``zext .. to``' Instruction
5336 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5337
5338 Syntax:
5339 """""""
5340
5341 ::
5342
5343       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5344
5345 Overview:
5346 """""""""
5347
5348 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5349
5350 Arguments:
5351 """"""""""
5352
5353 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5354 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5355 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5356 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5357
5358 Semantics:
5359 """"""""""
5360
5361 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5362 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5363
5364 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5365
5366 Example:
5367 """"""""
5368
5369 .. code-block:: llvm
5370
5371       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5372       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5373       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5374
5375 '``sext .. to``' Instruction
5376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5377
5378 Syntax:
5379 """""""
5380
5381 ::
5382
5383       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5384
5385 Overview:
5386 """""""""
5387
5388 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5389
5390 Arguments:
5391 """"""""""
5392
5393 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5394 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5395 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5396 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5397
5398 Semantics:
5399 """"""""""
5400
5401 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5402 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5403 of the type ``ty2``.
5404
5405 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5406
5407 Example:
5408 """"""""
5409
5410 .. code-block:: llvm
5411
5412       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5413       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5414       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5415
5416 '``fptrunc .. to``' Instruction
5417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5418
5419 Syntax:
5420 """""""
5421
5422 ::
5423
5424       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5425
5426 Overview:
5427 """""""""
5428
5429 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5430
5431 Arguments:
5432 """"""""""
5433
5434 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5435 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5436 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5437 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5438
5439 Semantics:
5440 """"""""""
5441
5442 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5443 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5444 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5445 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5446
5447 Example:
5448 """"""""
5449
5450 .. code-block:: llvm
5451
5452       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5453       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5454
5455 '``fpext .. to``' Instruction
5456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5457
5458 Syntax:
5459 """""""
5460
5461 ::
5462
5463       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5464
5465 Overview:
5466 """""""""
5467
5468 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5469 point value.
5470
5471 Arguments:
5472 """"""""""
5473
5474 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5475 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5476 to. The source type must be smaller than the destination type.
5477
5478 Semantics:
5479 """"""""""
5480
5481 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5482 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5483 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5484 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5485 *no-op cast* for a floating point cast.
5486
5487 Example:
5488 """"""""
5489
5490 .. code-block:: llvm
5491
5492       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5493       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5494
5495 '``fptoui .. to``' Instruction
5496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5497
5498 Syntax:
5499 """""""
5500
5501 ::
5502
5503       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5504
5505 Overview:
5506 """""""""
5507
5508 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5509 integer equivalent of type ``ty2``.
5510
5511 Arguments:
5512 """"""""""
5513
5514 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5515 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5516 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5517 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5518 type with the same number of elements as ``ty``
5519
5520 Semantics:
5521 """"""""""
5522
5523 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5524 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5525 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5526 are undefined.
5527
5528 Example:
5529 """"""""
5530
5531 .. code-block:: llvm
5532
5533       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5534       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5535       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5536
5537 '``fptosi .. to``' Instruction
5538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5539
5540 Syntax:
5541 """""""
5542
5543 ::
5544
5545       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5546
5547 Overview:
5548 """""""""
5549
5550 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5551 ``value`` to type ``ty2``.
5552
5553 Arguments:
5554 """"""""""
5555
5556 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5557 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5558 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5559 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5560 type with the same number of elements as ``ty``
5561
5562 Semantics:
5563 """"""""""
5564
5565 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5566 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5567 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5568 are undefined.
5569
5570 Example:
5571 """"""""
5572
5573 .. code-block:: llvm
5574
5575       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5576       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5577       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5578
5579 '``uitofp .. to``' Instruction
5580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5581
5582 Syntax:
5583 """""""
5584
5585 ::
5586
5587       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5588
5589 Overview:
5590 """""""""
5591
5592 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5593 and converts that value to the ``ty2`` type.
5594
5595 Arguments:
5596 """"""""""
5597
5598 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5599 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5600 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5601 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5602 type with the same number of elements as ``ty``
5603
5604 Semantics:
5605 """"""""""
5606
5607 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5608 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5609 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5610 are undefined.
5611
5612 Example:
5613 """"""""
5614
5615 .. code-block:: llvm
5616
5617       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5618       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5619
5620 '``sitofp .. to``' Instruction
5621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5622
5623 Syntax:
5624 """""""
5625
5626 ::
5627
5628       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5629
5630 Overview:
5631 """""""""
5632
5633 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5634 converts that value to the ``ty2`` type.
5635
5636 Arguments:
5637 """"""""""
5638
5639 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5640 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5641 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5642 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5643 type with the same number of elements as ``ty``
5644
5645 Semantics:
5646 """"""""""
5647
5648 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5649 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5650 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5651 undefined.
5652
5653 Example:
5654 """"""""
5655
5656 .. code-block:: llvm
5657
5658       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5659       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5660
5661 .. _i_ptrtoint:
5662
5663 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5665
5666 Syntax:
5667 """""""
5668
5669 ::
5670
5671       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5672
5673 Overview:
5674 """""""""
5675
5676 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5677 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5678
5679 Arguments:
5680 """"""""""
5681
5682 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5683 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5684 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5685 a vector of integers type.
5686
5687 Semantics:
5688 """"""""""
5689
5690 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5691 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5692 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5693 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5694 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5695 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5696 change.
5697
5698 Example:
5699 """"""""
5700
5701 .. code-block:: llvm
5702
5703       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5704       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5705       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5706
5707 .. _i_inttoptr:
5708
5709 '``inttoptr .. to``' Instruction
5710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5711
5712 Syntax:
5713 """""""
5714
5715 ::
5716
5717       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5718
5719 Overview:
5720 """""""""
5721
5722 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5723 pointer type, ``ty2``.
5724
5725 Arguments:
5726 """"""""""
5727
5728 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5729 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5730 type.
5731
5732 Semantics:
5733 """"""""""
5734
5735 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5736 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5737 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5738 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5739 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5740 nothing is done (*no-op cast*).
5741
5742 Example:
5743 """"""""
5744
5745 .. code-block:: llvm
5746
5747       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5748       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5749       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5750       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5751
5752 .. _i_bitcast:
5753
5754 '``bitcast .. to``' Instruction
5755 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5756
5757 Syntax:
5758 """""""
5759
5760 ::
5761
5762       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5763
5764 Overview:
5765 """""""""
5766
5767 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5768 changing any bits.
5769
5770 Arguments:
5771 """"""""""
5772
5773 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5774 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5775 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5776 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5777 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5778 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5779 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5780 long as they have the same size).
5781
5782 Semantics:
5783 """"""""""
5784
5785 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5786 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5787 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5788 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5789 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5790 pointers) types with the same address space through this instruction.
5791 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5792 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5793
5794 Example:
5795 """"""""
5796
5797 .. code-block:: llvm
5798
5799       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5800       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5801       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5802       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5803
5804 .. _i_addrspacecast:
5805
5806 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5808
5809 Syntax:
5810 """""""
5811
5812 ::
5813
5814       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5815
5816 Overview:
5817 """""""""
5818
5819 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5820 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5821
5822 Arguments:
5823 """"""""""
5824
5825 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5826 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5827 address space.
5828
5829 Semantics:
5830 """"""""""
5831
5832 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5833 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5834 value modification, depending on the target and the address space
5835 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5836 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5837 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5838 location.
5839
5840 Example:
5841 """"""""
5842
5843 .. code-block:: llvm
5844
5845       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5846       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5847       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5848
5849 .. _otherops:
5850
5851 Other Operations
5852 ----------------
5853
5854 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5855 which defy better classification.
5856
5857 .. _i_icmp:
5858
5859 '``icmp``' Instruction
5860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5861
5862 Syntax:
5863 """""""
5864
5865 ::
5866
5867       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5868
5869 Overview:
5870 """""""""
5871
5872 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5873 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5874 pointer, or pointer vector operands.
5875
5876 Arguments:
5877 """"""""""
5878
5879 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5880 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5881 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5882
5883 #. ``eq``: equal
5884 #. ``ne``: not equal
5885 #. ``ugt``: unsigned greater than
5886 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5887 #. ``ult``: unsigned less than
5888 #. ``ule``: unsigned less or equal
5889 #. ``sgt``: signed greater than
5890 #. ``sge``: signed greater or equal
5891 #. ``slt``: signed less than
5892 #. ``sle``: signed less or equal
5893
5894 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5895 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5896 must also be identical types.
5897
5898 Semantics:
5899 """"""""""
5900
5901 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5902 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5903 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5904
5905 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5906    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5907 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5908    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5909 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5910    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5911 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5912    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5913 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5914    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5915 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5916    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5917 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5918    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5919 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5920    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5921 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5922    if ``op1`` is less than ``op2``.
5923 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5924    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5925
5926 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5927 are compared as if they were integers.
5928
5929 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5930 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5931 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5932
5933 Example:
5934 """"""""
5935
5936 .. code-block:: llvm
5937
5938       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5939       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5940       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5941       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5942       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5943       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5944
5945 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5946 ``icmp`` instruction.
5947
5948 .. _i_fcmp:
5949
5950 '``fcmp``' Instruction
5951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5952
5953 Syntax:
5954 """""""
5955
5956 ::
5957
5958       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5959
5960 Overview:
5961 """""""""
5962
5963 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5964 values based on comparison of its operands.
5965
5966 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5967 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5968
5969 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5970 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5971 compared.
5972
5973 Arguments:
5974 """"""""""
5975
5976 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5977 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5978 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5979
5980 #. ``false``: no comparison, always returns false
5981 #. ``oeq``: ordered and equal
5982 #. ``ogt``: ordered and greater than
5983 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5984 #. ``olt``: ordered and less than
5985 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5986 #. ``one``: ordered and not equal
5987 #. ``ord``: ordered (no nans)
5988 #. ``ueq``: unordered or equal
5989 #. ``ugt``: unordered or greater than
5990 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5991 #. ``ult``: unordered or less than
5992 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5993 #. ``une``: unordered or not equal
5994 #. ``uno``: unordered (either nans)
5995 #. ``true``: no comparison, always returns true
5996
5997 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5998 that either operand may be a QNAN.
5999
6000 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6001 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6002 type. They must have identical types.
6003
6004 Semantics:
6005 """"""""""
6006
6007 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6008 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6009 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6010 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6011
6012 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6013 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6014    is equal to ``op2``.
6015 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6016    is greater than ``op2``.
6017 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6018    is greater than or equal to ``op2``.
6019 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6020    is less than ``op2``.
6021 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6022    is less than or equal to ``op2``.
6023 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6024    is not equal to ``op2``.
6025 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6026 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6027    equal to ``op2``.
6028 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6029    greater than ``op2``.
6030 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6031    greater than or equal to ``op2``.
6032 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6033    less than ``op2``.
6034 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6035    less than or equal to ``op2``.
6036 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6037    not equal to ``op2``.
6038 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6039 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6040
6041 Example:
6042 """"""""
6043
6044 .. code-block:: llvm
6045
6046       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6047       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6048       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6049       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6050
6051 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6052 ``fcmp`` instruction.
6053
6054 .. _i_phi:
6055
6056 '``phi``' Instruction
6057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6058
6059 Syntax:
6060 """""""
6061
6062 ::
6063
6064       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6065
6066 Overview:
6067 """""""""
6068
6069 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6070 graph representing the function.
6071
6072 Arguments:
6073 """"""""""
6074
6075 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6076 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6077 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6078 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6079 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6080 label arguments.
6081
6082 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6083 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6084 block.
6085
6086 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6087 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6088 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6089 instruction's return value on the same edge).
6090
6091 Semantics:
6092 """"""""""
6093
6094 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6095 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6096 executed just prior to the current block.
6097
6098 Example:
6099 """"""""
6100
6101 .. code-block:: llvm
6102
6103     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6104       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6105       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6106       br label %Loop
6107
6108 .. _i_select:
6109
6110 '``select``' Instruction
6111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6112
6113 Syntax:
6114 """""""
6115
6116 ::
6117
6118       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6119
6120       selty is either i1 or {<N x i1>}
6121
6122 Overview:
6123 """""""""
6124
6125 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6126 condition, without IR-level branching.
6127
6128 Arguments:
6129 """"""""""
6130
6131 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6132 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6133 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6134 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6135 elements.
6136
6137 Semantics:
6138 """"""""""
6139
6140 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6141 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6142 argument.
6143
6144 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6145 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6146
6147 Example:
6148 """"""""
6149
6150 .. code-block:: llvm
6151
6152       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6153
6154 .. _i_call:
6155
6156 '``call``' Instruction
6157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6158
6159 Syntax:
6160 """""""
6161
6162 ::
6163
6164       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6165
6166 Overview:
6167 """""""""
6168
6169 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6170
6171 Arguments:
6172 """"""""""
6173
6174 This instruction requires several arguments:
6175
6176 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6177    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6178    be marked "tail" even if they do not occur before a
6179    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6180    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6181    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6182    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6183    automatic `sibling call
6184    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6185    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6186    when the following extra requirements are met:
6187
6188    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6189    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6190       uses value of call or is void).
6191    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6192       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6193    -  `Platform specific constraints are
6194       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6195
6196 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6197    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6198    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6199    calling convention of the call must match the calling convention of
6200    the target function, or else the behavior is undefined.
6201 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6202    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6203    are valid here.
6204 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6205    type of the return value. Functions that return no value are marked
6206    ``void``.
6207 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6208    being invoked. The argument types must match the types implied by
6209    this signature. This type can be omitted if the function is not
6210    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6211    function.
6212 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6213    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6214    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6215    to function value.
6216 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6217    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6218    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6219    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6220    extra arguments can be specified.
6221 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6222    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6223    attributes are valid here.
6224
6225 Semantics:
6226 """"""""""
6227
6228 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6229 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6230 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6231 flow continues with the instruction after the function call, and the
6232 return value of the function is bound to the result argument.
6233
6234 Example:
6235 """"""""
6236
6237 .. code-block:: llvm
6238
6239       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6240       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6241       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6242       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6243       call void %foo(i8 97 signext)
6244
6245       %struct.A = type { i32, i8 }
6246       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6247       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6248       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6249       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6250       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6251
6252 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6253 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6254 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6255 This is something we'd like to change in the future to provide better
6256 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6257
6258 .. _i_va_arg:
6259
6260 '``va_arg``' Instruction
6261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6262
6263 Syntax:
6264 """""""
6265
6266 ::
6267
6268       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6269
6270 Overview:
6271 """""""""
6272
6273 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6274 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6275 the ``va_arg`` macro in C.
6276
6277 Arguments:
6278 """"""""""
6279
6280 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6281 argument. It returns a value of the specified argument type and
6282 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6283 type of ``va_list`` is target specific.
6284
6285 Semantics:
6286 """"""""""
6287
6288 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6289 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6290 the next argument. For more information, see the variable argument
6291 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6292
6293 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6294 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6295 function.
6296
6297 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6298 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6299
6300 Example:
6301 """"""""
6302
6303 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6304
6305 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6306 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6307 types on any target.
6308
6309 .. _i_landingpad:
6310
6311 '``landingpad``' Instruction
6312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6313
6314 Syntax:
6315 """""""
6316
6317 ::
6318
6319       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6320       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6321
6322       <clause> := catch <type> <value>
6323       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6324
6325 Overview:
6326 """""""""
6327
6328 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6329 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6330 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6331 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6332 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6333 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6334
6335 Arguments:
6336 """"""""""
6337
6338 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6339 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6340 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6341
6342 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6343 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6344 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6345 clause takes an array constant as its argument. Use
6346 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6347 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6348 the ``cleanup`` flag.
6349
6350 Semantics:
6351 """"""""""
6352
6353 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6354 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6355 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6356 calling conventions, how the personality function results are
6357 represented in LLVM IR is target specific.
6358
6359 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6360 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6361 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6362 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6363 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6364 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6365 unwinding continues further up the call stack.
6366
6367 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6368
6369 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6370    of an '``invoke``' instruction.
6371 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6372    first non-PHI instruction.
6373 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6374    pad block.
6375 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6376    '``landingpad``' instruction.
6377 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6378    personality function.
6379
6380 Example:
6381 """"""""
6382
6383 .. code-block:: llvm
6384
6385       ;; A landing pad which can catch an integer.
6386       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6387                catch i8** @_ZTIi
6388       ;; A landing pad that is a cleanup.
6389       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6390                cleanup
6391       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6392       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6393                catch i8** @_ZTIi
6394                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6395
6396 .. _intrinsics:
6397
6398 Intrinsic Functions
6399 ===================
6400
6401 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6402 have well known names and semantics and are required to follow certain
6403 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6404 for the LLVM language that does not require changing all of the
6405 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6406 reader/writer, the parser, etc...).
6407
6408 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6409 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6410 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6411 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6412 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6413 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6414 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6415 are added that they be documented here.
6416
6417 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6418 represents a family of functions that perform the same operation but on
6419 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6420 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6421 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6422 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6423 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6424 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6425 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6426 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6427 argument or the result.
6428
6429 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6430 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6431 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6432 whose type is matched against another type do not. For example, the
6433 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6434 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6435 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6436 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6437 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6438 type is matched against the return type, it does not require its own
6439 name suffix.
6440
6441 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6442 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6443
6444 .. _int_varargs:
6445
6446 Variable Argument Handling Intrinsics
6447 -------------------------------------
6448
6449 Variable argument support is defined in LLVM with the
6450 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6451 functions. These functions are related to the similarly named macros
6452 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6453
6454 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6455 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6456 does not define what this type is, so all transformations should be
6457 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6458
6459 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6460 variable argument handling intrinsic functions are used.
6461
6462 .. code-block:: llvm
6463
6464     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6465       ; Initialize variable argument processing
6466       %ap = alloca i8*
6467       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6468       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6469
6470       ; Read a single integer argument
6471       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6472
6473       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6474       %aq = alloca i8*
6475       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6476       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6477       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6478
6479       ; Stop processing of arguments.
6480       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6481       ret i32 %tmp
6482     }
6483
6484     declare void @llvm.va_start(i8*)
6485     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6486     declare void @llvm.va_end(i8*)
6487
6488 .. _int_va_start:
6489
6490 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6492
6493 Syntax:
6494 """""""
6495
6496 ::
6497
6498       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6499
6500 Overview:
6501 """""""""
6502
6503 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6504 subsequent use by ``va_arg``.
6505
6506 Arguments:
6507 """"""""""
6508
6509 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6510
6511 Semantics:
6512 """"""""""
6513
6514 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6515 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6516 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6517 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6518 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6519 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6520 that out.
6521
6522 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6524
6525 Syntax:
6526 """""""
6527
6528 ::
6529
6530       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6531
6532 Overview:
6533 """""""""
6534
6535 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6536 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6537
6538 Arguments:
6539 """"""""""
6540
6541 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6542
6543 Semantics:
6544 """"""""""
6545
6546 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6547 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6548 element to which the argument points. Calls to
6549 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6550 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6551 ``llvm.va_end``.
6552
6553 .. _int_va_copy:
6554
6555 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6557
6558 Syntax:
6559 """""""
6560
6561 ::
6562
6563       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6564
6565 Overview:
6566 """""""""
6567
6568 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6569 from the source argument list to the destination argument list.
6570
6571 Arguments:
6572 """"""""""
6573
6574 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6575 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6576
6577 Semantics:
6578 """"""""""
6579
6580 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6581 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6582 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6583 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6584 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6585
6586 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6587 --------------------------------------
6588
6589 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6590 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6591 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6592 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6593 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6594 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6595 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6596 details, see `Accurate Garbage Collection with
6597 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6598
6599 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6600 address space (address space zero).
6601
6602 .. _int_gcroot:
6603
6604 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6606
6607 Syntax:
6608 """""""
6609
6610 ::
6611
6612       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6613
6614 Overview:
6615 """""""""
6616
6617 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6618 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6619
6620 Arguments:
6621 """"""""""
6622
6623 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6624 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6625 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6626 root.
6627
6628 Semantics:
6629 """"""""""
6630
6631 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6632 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6633 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6634 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6635 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6636
6637 .. _int_gcread:
6638
6639 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6641
6642 Syntax:
6643 """""""
6644
6645 ::
6646
6647       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6648
6649 Overview:
6650 """""""""
6651
6652 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6653 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6654 barriers.
6655
6656 Arguments:
6657 """"""""""
6658
6659 The second argument is the address to read from, which should be an
6660 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6661 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6662 runtime (otherwise null).
6663
6664 Semantics:
6665 """"""""""
6666
6667 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6668 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6669 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6670 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6671 algorithm <gc>`.
6672
6673 .. _int_gcwrite:
6674
6675 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6676 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6677
6678 Syntax:
6679 """""""
6680
6681 ::
6682
6683       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6684
6685 Overview:
6686 """""""""
6687
6688 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6689 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6690 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6691
6692 Arguments:
6693 """"""""""
6694
6695 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6696 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6697 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6698 object, Obj may be null.
6699
6700 Semantics:
6701 """"""""""
6702
6703 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6704 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6705 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6706 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6707 algorithm <gc>`.
6708
6709 Code Generator Intrinsics
6710 -------------------------
6711
6712 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6713 may only be implemented with code generator support.
6714
6715 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6717
6718 Syntax:
6719 """""""
6720
6721 ::
6722
6723       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6724
6725 Overview:
6726 """""""""
6727
6728 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6729 target-specific value indicating the return address of the current
6730 function or one of its callers.
6731
6732 Arguments:
6733 """"""""""
6734
6735 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6736 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6737 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6738 value.
6739
6740 Semantics:
6741 """"""""""
6742
6743 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6744 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6745 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6746 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6747 used for debugging purposes.
6748
6749 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6750 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6751 of the obvious source-language caller.
6752
6753 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6755
6756 Syntax:
6757 """""""
6758
6759 ::
6760
6761       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6762
6763 Overview:
6764 """""""""
6765
6766 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6767 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6768
6769 Arguments:
6770 """"""""""
6771
6772 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6773 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6774 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6775 value.
6776
6777 Semantics:
6778 """"""""""
6779
6780 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6781 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6782 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6783 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6784 used for debugging purposes.
6785
6786 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6787 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6788 of the obvious source-language caller.
6789
6790 .. _int_stacksave:
6791
6792 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6794
6795 Syntax:
6796 """""""
6797
6798 ::
6799
6800       declare i8* @llvm.stacksave()
6801
6802 Overview:
6803 """""""""
6804
6805 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6806 of the function stack, for use with
6807 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6808 implementing language features like scoped automatic variable sized
6809 arrays in C99.
6810
6811 Semantics:
6812 """"""""""
6813
6814 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6815 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6816 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6817 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6818 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6819 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6820 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6821
6822 .. _int_stackrestore:
6823
6824 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6826
6827 Syntax:
6828 """""""
6829
6830 ::
6831
6832       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6833
6834 Overview:
6835 """""""""
6836
6837 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6838 the function stack to the state it was in when the corresponding
6839 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6840 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6841 sized arrays in C99.
6842
6843 Semantics:
6844 """"""""""
6845
6846 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6847
6848 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6850
6851 Syntax:
6852 """""""
6853
6854 ::
6855
6856       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6857
6858 Overview:
6859 """""""""
6860
6861 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6862 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6863 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6864 its performance characteristics.
6865
6866 Arguments:
6867 """"""""""
6868
6869 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6870 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6871 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6872 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6873 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6874 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6875 arguments must be constant integers.
6876
6877 Semantics:
6878 """"""""""
6879
6880 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6881 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6882 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6883 the processor cache for better performance.
6884
6885 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6887
6888 Syntax:
6889 """""""
6890
6891 ::
6892
6893       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6894
6895 Overview:
6896 """""""""
6897
6898 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6899 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6900 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6901 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6902 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6903 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6904 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6905 allow correlations of simulation runs.
6906
6907 Arguments:
6908 """"""""""
6909
6910 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6911
6912 Semantics:
6913 """"""""""
6914
6915 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6916 that do not support this intrinsic may ignore it.
6917
6918 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6919 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6920
6921 Syntax:
6922 """""""
6923
6924 ::
6925
6926       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6927
6928 Overview:
6929 """""""""
6930
6931 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6932 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6933 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6934 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6935 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6936 timings.
6937
6938 Semantics:
6939 """"""""""
6940
6941 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6942 memory. Implementations are allowed to either return a application
6943 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6944 is lowered to a constant 0.
6945
6946 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6947 running at and the host platform.
6948
6949 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
6950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6951
6952 Syntax:
6953 """""""
6954
6955 ::
6956
6957       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
6958
6959 Overview:
6960 """""""""
6961
6962 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
6963 in the specified range to the execution unit of the processor. On
6964 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
6965 flushes the instruction cache.
6966
6967 Semantics:
6968 """"""""""
6969
6970 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
6971 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
6972 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
6973 instructions or a system call, if cache flushing requires special
6974 privileges.
6975
6976 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
6977 time library.
6978
6979 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
6980 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
6981
6982 Standard C Library Intrinsics
6983 -----------------------------
6984
6985 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6986 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6987 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6988 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6989
6990 .. _int_memcpy:
6991
6992 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6994
6995 Syntax:
6996 """""""
6997
6998 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6999 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7000 support all bit widths however.
7001
7002 ::
7003
7004       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7005                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7006       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7007                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7008
7009 Overview:
7010 """""""""
7011
7012 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7013 source location to the destination location.
7014
7015 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7016 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7017 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7018
7019 Arguments:
7020 """"""""""
7021
7022 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7023 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7024 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7025 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7026 boolean indicating a volatile access.
7027
7028 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7029 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7030 are aligned to that boundary.
7031
7032 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7033 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7034 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7035
7036 Semantics:
7037 """"""""""
7038
7039 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7040 source location to the destination location, which are not allowed to
7041 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7042 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7043 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7044
7045 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7047
7048 Syntax:
7049 """""""
7050
7051 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7052 bit width and for different address space. Not all targets support all
7053 bit widths however.
7054
7055 ::
7056
7057       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7058                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7059       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7060                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7061
7062 Overview:
7063 """""""""
7064
7065 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7066 source location to the destination location. It is similar to the
7067 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7068 overlap.
7069
7070 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7071 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7072 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7073
7074 Arguments:
7075 """"""""""
7076
7077 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7078 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7079 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7080 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7081 boolean indicating a volatile access.
7082
7083 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7084 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7085 aligned to that boundary.
7086
7087 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7088 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7089 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7090
7091 Semantics:
7092 """"""""""
7093
7094 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7095 source location to the destination location, which may overlap. It
7096 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7097 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7098 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7099
7100 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7102
7103 Syntax:
7104 """""""
7105
7106 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7107 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7108 support all bit widths.
7109
7110 ::
7111
7112       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7113                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7114       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7115                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7116
7117 Overview:
7118 """""""""
7119
7120 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7121 particular byte value.
7122
7123 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7124 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7125 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7126
7127 Arguments:
7128 """"""""""
7129
7130 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7131 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7132 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7133 argument is the known alignment of the destination location.
7134
7135 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7136 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7137 that boundary.
7138
7139 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7140 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7141 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7142
7143 Semantics:
7144 """"""""""
7145
7146 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7147 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7148 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7149 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7150
7151 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7153
7154 Syntax:
7155 """""""
7156
7157 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7158 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7159 all types however.
7160
7161 ::
7162
7163       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7164       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7165       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7166       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7167       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7168
7169 Overview:
7170 """""""""
7171
7172 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7173 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7174 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7175 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7176 because there is no need to worry about errno being set).
7177 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7178
7179 Arguments:
7180 """"""""""
7181
7182 The argument and return value are floating point numbers of the same
7183 type.
7184
7185 Semantics:
7186 """"""""""
7187
7188 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7189 nonnegative floating point number.
7190
7191 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7193
7194 Syntax:
7195 """""""
7196
7197 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7198 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7199 all types however.
7200
7201 ::
7202
7203       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7204       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7205       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7206       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7207       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7208
7209 Overview:
7210 """""""""
7211
7212 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7213 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7214 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7215 used, the second argument remains a scalar integer value.
7216
7217 Arguments:
7218 """"""""""
7219
7220 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7221 raise to that power.
7222
7223 Semantics:
7224 """"""""""
7225
7226 This function returns the first value raised to the second power with an
7227 unspecified sequence of rounding operations.
7228
7229 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7231
7232 Syntax:
7233 """""""
7234
7235 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` 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.sin.f32(float  %Val)
7242       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7243       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7244       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7245       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7246
7247 Overview:
7248 """""""""
7249
7250 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine 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 sine of the specified operand, returning the
7262 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7263 conditions in the same way.
7264
7265 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7266 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7267
7268 Syntax:
7269 """""""
7270
7271 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` 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.cos.f32(float  %Val)
7278       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7279       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7280       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7281       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7282
7283 Overview:
7284 """""""""
7285
7286 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7287
7288 Arguments:
7289 """"""""""
7290
7291 The argument and return value are floating point numbers of the same
7292 type.
7293
7294 Semantics:
7295 """"""""""
7296
7297 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7298 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7299 conditions in the same way.
7300
7301 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7303
7304 Syntax:
7305 """""""
7306
7307 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7308 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7309 all types however.
7310
7311 ::
7312
7313       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7314       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7315       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7316       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7317       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7318
7319 Overview:
7320 """""""""
7321
7322 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7323 specified (positive or negative) power.
7324
7325 Arguments:
7326 """"""""""
7327
7328 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7329 to raise to that power.
7330
7331 Semantics:
7332 """"""""""
7333
7334 This function returns the first value raised to the second power,
7335 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7336 handles error conditions in the same way.
7337
7338 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7340
7341 Syntax:
7342 """""""
7343
7344 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7345 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7346 all types however.
7347
7348 ::
7349
7350       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7351       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7352       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7353       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7354       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7355
7356 Overview:
7357 """""""""
7358
7359 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7360
7361 Arguments:
7362 """"""""""
7363
7364 The argument and return value are floating point numbers of the same
7365 type.
7366
7367 Semantics:
7368 """"""""""
7369
7370 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7371 would, and handles error conditions in the same way.
7372
7373 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7375
7376 Syntax:
7377 """""""
7378
7379 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7380 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7381 all types however.
7382
7383 ::
7384
7385       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7386       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7387       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7388       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7389       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7390
7391 Overview:
7392 """""""""
7393
7394 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7395
7396 Arguments:
7397 """"""""""
7398
7399 The argument and return value are floating point numbers of the same
7400 type.
7401
7402 Semantics:
7403 """"""""""
7404
7405 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7406 would, and handles error conditions in the same way.
7407
7408 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7410
7411 Syntax:
7412 """""""
7413
7414 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7415 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7416 all types however.
7417
7418 ::
7419
7420       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7421       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7422       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7423       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7424       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7425
7426 Overview:
7427 """""""""
7428
7429 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7430
7431 Arguments:
7432 """"""""""
7433
7434 The argument and return value are floating point numbers of the same
7435 type.
7436
7437 Semantics:
7438 """"""""""
7439
7440 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7441 would, and handles error conditions in the same way.
7442
7443 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7445
7446 Syntax:
7447 """""""
7448
7449 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7450 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7451 all types however.
7452
7453 ::
7454
7455       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7456       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7457       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7458       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7459       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7460
7461 Overview:
7462 """""""""
7463
7464 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7465
7466 Arguments:
7467 """"""""""
7468
7469 The argument and return value are floating point numbers of the same
7470 type.
7471
7472 Semantics:
7473 """"""""""
7474
7475 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7476 would, and handles error conditions in the same way.
7477
7478 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7480
7481 Syntax:
7482 """""""
7483
7484 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7485 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7486 all types however.
7487
7488 ::
7489
7490       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7491       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7492       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7493       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7494       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7495
7496 Overview:
7497 """""""""
7498
7499 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
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 ``log2`` functions
7511 would, and handles error conditions in the same way.
7512
7513 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7515
7516 Syntax:
7517 """""""
7518
7519 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` 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.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7526       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7527       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7528       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7529       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7530
7531 Overview:
7532 """""""""
7533
7534 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7535 operation.
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 ``fma`` functions
7547 would, and does not set errno.
7548
7549 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7551
7552 Syntax:
7553 """""""
7554
7555 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` 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.fabs.f32(float  %Val)
7562       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7563       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7564       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7565       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7566
7567 Overview:
7568 """""""""
7569
7570 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7571 operand.
7572
7573 Arguments:
7574 """"""""""
7575
7576 The argument 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 ``fabs`` functions
7583 would, and handles error conditions in the same way.
7584
7585 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7587
7588 Syntax:
7589 """""""
7590
7591 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` 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.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7598       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7599       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7600       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7601       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7602
7603 Overview:
7604 """""""""
7605
7606 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7607 first operand and the sign of the second operand.
7608
7609 Arguments:
7610 """"""""""
7611
7612 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7613 type.
7614
7615 Semantics:
7616 """"""""""
7617
7618 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7619 functions would, and handles error conditions in the same way.
7620
7621 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7623
7624 Syntax:
7625 """""""
7626
7627 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7628 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7629 all types however.
7630
7631 ::
7632
7633       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7634       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7635       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7636       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7637       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7638
7639 Overview:
7640 """""""""
7641
7642 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7643
7644 Arguments:
7645 """"""""""
7646
7647 The argument and return value are floating point numbers of the same
7648 type.
7649
7650 Semantics:
7651 """"""""""
7652
7653 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7654 would, and handles error conditions in the same way.
7655
7656 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7658
7659 Syntax:
7660 """""""
7661
7662 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7663 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7664 all types however.
7665
7666 ::
7667
7668       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7669       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7670       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7671       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7672       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7673
7674 Overview:
7675 """""""""
7676
7677 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of 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 ``ceil`` functions
7689 would, and handles error conditions in the same way.
7690
7691 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7693
7694 Syntax:
7695 """""""
7696
7697 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` 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.trunc.f32(float  %Val)
7704       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7705       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7706       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7707       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7708
7709 Overview:
7710 """""""""
7711
7712 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7713 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7714
7715 Arguments:
7716 """"""""""
7717
7718 The argument and return value are floating point numbers of the same
7719 type.
7720
7721 Semantics:
7722 """"""""""
7723
7724 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7725 would, and handles error conditions in the same way.
7726
7727 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7729
7730 Syntax:
7731 """""""
7732
7733 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7734 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7735 all types however.
7736
7737 ::
7738
7739       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7740       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7741       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7742       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7743       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7744
7745 Overview:
7746 """""""""
7747
7748 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7749 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7750 operand isn't an 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 ``rint`` functions
7762 would, and handles error conditions in the same way.
7763
7764 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7766
7767 Syntax:
7768 """""""
7769
7770 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` 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.nearbyint.f32(float  %Val)
7777       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7778       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7779       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7780       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7781
7782 Overview:
7783 """""""""
7784
7785 The '``llvm.nearbyint.*``' 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 ``nearbyint``
7798 functions would, and handles error conditions in the same way.
7799
7800 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7802
7803 Syntax:
7804 """""""
7805
7806 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7807 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7808 all types however.
7809
7810 ::
7811
7812       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7813       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7814       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7815       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7816       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7817
7818 Overview:
7819 """""""""
7820
7821 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7822 nearest integer.
7823
7824 Arguments:
7825 """"""""""
7826
7827 The argument and return value are floating point numbers of the same
7828 type.
7829
7830 Semantics:
7831 """"""""""
7832
7833 This function returns the same values as the libm ``round``
7834 functions would, and handles error conditions in the same way.
7835
7836 Bit Manipulation Intrinsics
7837 ---------------------------
7838
7839 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7840 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7841
7842 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7844
7845 Syntax:
7846 """""""
7847
7848 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7849 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7850
7851 ::
7852
7853       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7854       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7855       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7856
7857 Overview:
7858 """""""""
7859
7860 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7861 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7862 These are useful for performing operations on data that is not in the
7863 target's native byte order.
7864
7865 Semantics:
7866 """"""""""
7867
7868 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7869 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7870 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7871 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7872 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7873 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7874 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7875 respectively).
7876
7877 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7878 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7879
7880 Syntax:
7881 """""""
7882
7883 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7884 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7885 support all bit widths or vector types, however.
7886
7887 ::
7888
7889       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7890       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7891       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7892       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7893       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7894       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7895
7896 Overview:
7897 """""""""
7898
7899 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7900 in a value.
7901
7902 Arguments:
7903 """"""""""
7904
7905 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7906 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7907 match the argument type.
7908
7909 Semantics:
7910 """"""""""
7911
7912 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7913 each element of a vector.
7914
7915 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7917
7918 Syntax:
7919 """""""
7920
7921 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7922 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7923 targets support all bit widths or vector types, however.
7924
7925 ::
7926
7927       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7928       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7929       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7930       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7931       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7932       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7933
7934 Overview:
7935 """""""""
7936
7937 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7938 leading zeros in a variable.
7939
7940 Arguments:
7941 """"""""""
7942
7943 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7944 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7945 type must match the first argument type.
7946
7947 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7948 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7949 defined result. Historically some architectures did not provide a
7950 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7951 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7952
7953 Semantics:
7954 """"""""""
7955
7956 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7957 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7958 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7959 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7960 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7961
7962 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7964
7965 Syntax:
7966 """""""
7967
7968 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7969 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7970 support all bit widths or vector types, however.
7971
7972 ::
7973
7974       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7975       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7976       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7977       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7978       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7979       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7980
7981 Overview:
7982 """""""""
7983
7984 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7985 trailing zeros.
7986
7987 Arguments:
7988 """"""""""
7989
7990 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7991 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7992 type must match the first argument type.
7993
7994 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7995 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7996 defined result. Historically some architectures did not provide a
7997 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7998 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7999
8000 Semantics:
8001 """"""""""
8002
8003 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8004 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8005 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8006 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8007 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8008
8009 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8010 -----------------------------------
8011
8012 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8013
8014 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8016
8017 Syntax:
8018 """""""
8019
8020 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8021 on any integer bit width.
8022
8023 ::
8024
8025       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8026       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8027       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8028
8029 Overview:
8030 """""""""
8031
8032 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8033 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8034 occurred during the signed summation.
8035
8036 Arguments:
8037 """"""""""
8038
8039 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8040 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8041 bit width. The second element of the result structure must be of type
8042 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8043 addition.
8044
8045 Semantics:
8046 """"""""""
8047
8048 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8049 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8050 first element of which is the signed summation, and the second element
8051 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8052 overflow.
8053
8054 Examples:
8055 """""""""
8056
8057 .. code-block:: llvm
8058
8059       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8060       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8061       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8062       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8063
8064 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8066
8067 Syntax:
8068 """""""
8069
8070 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8071 on any integer bit width.
8072
8073 ::
8074
8075       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8076       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8077       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8078
8079 Overview:
8080 """""""""
8081
8082 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8083 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8084 occurred during the unsigned summation.
8085
8086 Arguments:
8087 """"""""""
8088
8089 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8090 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8091 bit width. The second element of the result structure must be of type
8092 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8093 addition.
8094
8095 Semantics:
8096 """"""""""
8097
8098 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8099 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8100 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8101 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8102
8103 Examples:
8104 """""""""
8105
8106 .. code-block:: llvm
8107
8108       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8109       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8110       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8111       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8112
8113 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8115
8116 Syntax:
8117 """""""
8118
8119 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8120 on any integer bit width.
8121
8122 ::
8123
8124       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8125       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8126       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8127
8128 Overview:
8129 """""""""
8130
8131 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8132 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8133 overflow occurred during the signed subtraction.
8134
8135 Arguments:
8136 """"""""""
8137
8138 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8139 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8140 bit width. The second element of the result structure must be of type
8141 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8142 subtraction.
8143
8144 Semantics:
8145 """"""""""
8146
8147 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8148 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8149 first element of which is the subtraction, and the second element of
8150 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8151 overflow.
8152
8153 Examples:
8154 """""""""
8155
8156 .. code-block:: llvm
8157
8158       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8159       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8160       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8161       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8162
8163 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8165
8166 Syntax:
8167 """""""
8168
8169 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8170 on any integer bit width.
8171
8172 ::
8173
8174       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8175       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8176       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8177
8178 Overview:
8179 """""""""
8180
8181 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8182 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8183 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8184
8185 Arguments:
8186 """"""""""
8187
8188 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8189 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8190 bit width. The second element of the result structure must be of type
8191 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8192 subtraction.
8193
8194 Semantics:
8195 """"""""""
8196
8197 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8198 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8199 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8200 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8201 overflow.
8202
8203 Examples:
8204 """""""""
8205
8206 .. code-block:: llvm
8207
8208       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8209       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8210       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8211       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8212
8213 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8214 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8215
8216 Syntax:
8217 """""""
8218
8219 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8220 on any integer bit width.
8221
8222 ::
8223
8224       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8225       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8226       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8227
8228 Overview:
8229 """""""""
8230
8231 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8232 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8233 overflow occurred during the signed multiplication.
8234
8235 Arguments:
8236 """"""""""
8237
8238 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8239 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8240 bit width. The second element of the result structure must be of type
8241 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8242 multiplication.
8243
8244 Semantics:
8245 """"""""""
8246
8247 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8248 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8249 the first element of which is the multiplication, and the second element
8250 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8251 overflow.
8252
8253 Examples:
8254 """""""""
8255
8256 .. code-block:: llvm
8257
8258       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8259       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8260       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8261       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8262
8263 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8265
8266 Syntax:
8267 """""""
8268
8269 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8270 on any integer bit width.
8271
8272 ::
8273
8274       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8275       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8276       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8277
8278 Overview:
8279 """""""""
8280
8281 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8282 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8283 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8284
8285 Arguments:
8286 """"""""""
8287
8288 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8289 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8290 bit width. The second element of the result structure must be of type
8291 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8292 multiplication.
8293
8294 Semantics:
8295 """"""""""
8296
8297 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8298 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8299 the first element of which is the multiplication, and the second
8300 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8301 resulted in an overflow.
8302
8303 Examples:
8304 """""""""
8305
8306 .. code-block:: llvm
8307
8308       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8309       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8310       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8311       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8312
8313 Specialised Arithmetic Intrinsics
8314 ---------------------------------
8315
8316 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8317 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8318
8319 Syntax:
8320 """""""
8321
8322 ::
8323
8324       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8325       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8326
8327 Overview:
8328 """""""""
8329
8330 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8331 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8332 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8333 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8334 and add instructions.
8335
8336 Arguments:
8337 """"""""""
8338
8339 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8340 multiplicands, a and b, and an addend c.
8341
8342 Semantics:
8343 """"""""""
8344
8345 The expression:
8346
8347 ::
8348
8349       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8350
8351 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8352 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8353 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8354 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8355 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8356 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8357
8358 Examples:
8359 """""""""
8360
8361 .. code-block:: llvm
8362
8363       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8364
8365 Half Precision Floating Point Intrinsics
8366 ----------------------------------------
8367
8368 For most target platforms, half precision floating point is a
8369 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8370 but does not support computation in the format.
8371
8372 This means that code must first load the half-precision floating point
8373 value as an i16, then convert it to float with
8374 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8375 then be performed on the float value (including extending to double
8376 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8377 if needed, then converted to i16 with
8378 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8379 i16 value.
8380
8381 .. _int_convert_to_fp16:
8382
8383 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8385
8386 Syntax:
8387 """""""
8388
8389 ::
8390
8391       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8392
8393 Overview:
8394 """""""""
8395
8396 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8397 from single precision floating point format to half precision floating
8398 point format.
8399
8400 Arguments:
8401 """"""""""
8402
8403 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8404 converted.
8405
8406 Semantics:
8407 """"""""""
8408
8409 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8410 from single precision floating point format to half precision floating
8411 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8412 converted number.
8413
8414 Examples:
8415 """""""""
8416
8417 .. code-block:: llvm
8418
8419       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8420       store i16 %res, i16* @x, align 2
8421
8422 .. _int_convert_from_fp16:
8423
8424 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8426
8427 Syntax:
8428 """""""
8429
8430 ::
8431
8432       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8433
8434 Overview:
8435 """""""""
8436
8437 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8438 conversion from half precision floating point format to single precision
8439 floating point format.
8440
8441 Arguments:
8442 """"""""""
8443
8444 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8445 converted.
8446
8447 Semantics:
8448 """"""""""
8449
8450 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8451 conversion from half single precision floating point format to single
8452 precision floating point format. The input half-float value is
8453 represented by an ``i16`` value.
8454
8455 Examples:
8456 """""""""
8457
8458 .. code-block:: llvm
8459
8460       %a = load i16* @x, align 2
8461       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8462
8463 Debugger Intrinsics
8464 -------------------
8465
8466 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8467 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8468 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8469 document.
8470
8471 Exception Handling Intrinsics
8472 -----------------------------
8473
8474 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8475 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8476 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8477
8478 .. _int_trampoline:
8479
8480 Trampoline Intrinsics
8481 ---------------------
8482
8483 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8484 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8485 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8486 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8487 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8488 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8489 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8490 extension.
8491
8492 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8493 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8494 It can be created as follows:
8495
8496 .. code-block:: llvm
8497
8498       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8499       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8500       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8501       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8502       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8503
8504 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8505 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8506
8507 .. _int_it:
8508
8509 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8511
8512 Syntax:
8513 """""""
8514
8515 ::
8516
8517       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8518
8519 Overview:
8520 """""""""
8521
8522 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8523 turning it into a trampoline.
8524
8525 Arguments:
8526 """"""""""
8527
8528 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8529 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8530 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8531 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8532 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8533 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8534 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8535 bitcast to an ``i8*``.
8536
8537 Semantics:
8538 """"""""""
8539
8540 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8541 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8542 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8543 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8544 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8545 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8546 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8547 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8548 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8549 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8550 modified, then the effect of any later call to the returned function
8551 pointer is undefined.
8552
8553 .. _int_at:
8554
8555 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8557
8558 Syntax:
8559 """""""
8560
8561 ::
8562
8563       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8564
8565 Overview:
8566 """""""""
8567
8568 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8569 a trampoline (passed as ``tramp``).
8570
8571 Arguments:
8572 """"""""""
8573
8574 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8575 code filled in by a previous call to
8576 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8577
8578 Semantics:
8579 """"""""""
8580
8581 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8582 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8583 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8584 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8585 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8586
8587 Memory Use Markers
8588 ------------------
8589
8590 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8591 memory objects and ranges where variables are immutable.
8592
8593 .. _int_lifestart:
8594
8595 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8597
8598 Syntax:
8599 """""""
8600
8601 ::
8602
8603       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8604
8605 Overview:
8606 """""""""
8607
8608 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8609 object's lifetime.
8610
8611 Arguments:
8612 """"""""""
8613
8614 The first argument is a constant integer representing the size of the
8615 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8616 to the object.
8617
8618 Semantics:
8619 """"""""""
8620
8621 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8622 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8623 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8624 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8625
8626 .. _int_lifeend:
8627
8628 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8630
8631 Syntax:
8632 """""""
8633
8634 ::
8635
8636       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8637
8638 Overview:
8639 """""""""
8640
8641 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8642 object's lifetime.
8643
8644 Arguments:
8645 """"""""""
8646
8647 The first argument is a constant integer representing the size of the
8648 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8649 to the object.
8650
8651 Semantics:
8652 """"""""""
8653
8654 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8655 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8656 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8657 object following this intrinsic may be removed as dead.
8658
8659 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8661
8662 Syntax:
8663 """""""
8664
8665 ::
8666
8667       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8668
8669 Overview:
8670 """""""""
8671
8672 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8673 a memory object will not change.
8674
8675 Arguments:
8676 """"""""""
8677
8678 The first argument is a constant integer representing the size of the
8679 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8680 to the object.
8681
8682 Semantics:
8683 """"""""""
8684
8685 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8686 the return value, the referenced memory location is constant and
8687 unchanging.
8688
8689 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8690 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8691
8692 Syntax:
8693 """""""
8694
8695 ::
8696
8697       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8698
8699 Overview:
8700 """""""""
8701
8702 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8703 memory object are mutable.
8704
8705 Arguments:
8706 """"""""""
8707
8708 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8709 The second argument is a constant integer representing the size of the
8710 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8711 pointer to the object.
8712
8713 Semantics:
8714 """"""""""
8715
8716 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8717
8718 General Intrinsics
8719 ------------------
8720
8721 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8722 purpose.
8723
8724 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8726
8727 Syntax:
8728 """""""
8729
8730 ::
8731
8732       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8733
8734 Overview:
8735 """""""""
8736
8737 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8738
8739 Arguments:
8740 """"""""""
8741
8742 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8743 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8744 source file name, and the last argument is the line number.
8745
8746 Semantics:
8747 """"""""""
8748
8749 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8750 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8751 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8752 ignored by code generation and optimization.
8753
8754 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8755 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8756
8757 Syntax:
8758 """""""
8759
8760 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8761 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8762 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8763 '``0``'.
8764
8765 ::
8766
8767       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8768       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8769       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8770       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8771       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8772
8773 Overview:
8774 """""""""
8775
8776 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8777
8778 Arguments:
8779 """"""""""
8780
8781 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8782 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8783 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8784 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8785
8786 Semantics:
8787 """"""""""
8788
8789 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8790 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8791 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8792 generation and optimization.
8793
8794 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8796
8797 Syntax:
8798 """""""
8799
8800 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8801 any integer bit width.
8802
8803 ::
8804
8805       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8806       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8807       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8808       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8809       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8810
8811 Overview:
8812 """""""""
8813
8814 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8815
8816 Arguments:
8817 """"""""""
8818
8819 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8820 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8821 global string which is the source file name, and the last argument is
8822 the line number. It returns the value of the first argument.
8823
8824 Semantics:
8825 """"""""""
8826
8827 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8828 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8829 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8830 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8831
8832 '``llvm.trap``' Intrinsic
8833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8834
8835 Syntax:
8836 """""""
8837
8838 ::
8839
8840       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8841
8842 Overview:
8843 """""""""
8844
8845 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8846
8847 Arguments:
8848 """"""""""
8849
8850 None.
8851
8852 Semantics:
8853 """"""""""
8854
8855 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8856 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8857 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8858
8859 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8861
8862 Syntax:
8863 """""""
8864
8865 ::
8866
8867       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8868
8869 Overview:
8870 """""""""
8871
8872 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8873
8874 Arguments:
8875 """"""""""
8876
8877 None.
8878
8879 Semantics:
8880 """"""""""
8881
8882 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8883 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8884 debugger.
8885
8886 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8888
8889 Syntax:
8890 """""""
8891
8892 ::
8893
8894       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8895
8896 Overview:
8897 """""""""
8898
8899 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8900 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8901 is placed on the stack before local variables.
8902
8903 Arguments:
8904 """"""""""
8905
8906 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8907 The first argument is the value loaded from the stack guard
8908 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8909 enough space to hold the value of the guard.
8910
8911 Semantics:
8912 """"""""""
8913
8914 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8915 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8916 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8917 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8918 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8919 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8920 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8921
8922 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8924
8925 Syntax:
8926 """""""
8927
8928 ::
8929
8930       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8931
8932 Overview:
8933 """""""""
8934
8935 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8936 created stack protector and if they are not equal calls the
8937 ``__stack_chk_fail()`` function.
8938
8939 Arguments:
8940 """"""""""
8941
8942 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8943 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8944
8945 Semantics:
8946 """"""""""
8947
8948 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8949 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8950 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8951
8952 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8953 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8954 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8955 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8956 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8957 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8958 codegen after the tail call decision has occurred.
8959
8960 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8962
8963 Syntax:
8964 """""""
8965
8966 ::
8967
8968       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8969       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8970
8971 Overview:
8972 """""""""
8973
8974 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8975 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8976 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8977 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8978 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8979 other object.
8980
8981 Arguments:
8982 """"""""""
8983
8984 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8985 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8986 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8987 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8988 only accepts constants.
8989
8990 Semantics:
8991 """"""""""
8992
8993 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8994 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8995 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8996 on the ``min`` argument).
8997
8998 '``llvm.expect``' Intrinsic
8999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9000
9001 Syntax:
9002 """""""
9003
9004 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9005 integer bit width.
9006
9007 ::
9008
9009       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9010       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9011       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9012
9013 Overview:
9014 """""""""
9015
9016 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9017 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9018
9019 Arguments:
9020 """"""""""
9021
9022 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9023 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9024 constant value, variables are not allowed.
9025
9026 Semantics:
9027 """"""""""
9028
9029 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9030
9031 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9032 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9033
9034 Syntax:
9035 """""""
9036
9037 ::
9038
9039       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9040
9041 Overview:
9042 """""""""
9043
9044 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9045 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9046
9047 Arguments:
9048 """"""""""
9049
9050 None.
9051
9052 Semantics:
9053 """"""""""
9054
9055 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9056 by codegen.
9057
9058 Stack Map Intrinsics
9059 --------------------
9060
9061 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9062 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9063 are described in :doc:`StackMaps`.