LangRef.rst: Clarify how basic blocks without named label are handled.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0).
132
133 It also shows a convention that we follow in this document. When
134 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
135 that defines the type and name of value produced.
136
137 High Level Structure
138 ====================
139
140 Module Structure
141 ----------------
142
143 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
144 translation unit of the input programs. Each module consists of
145 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
146 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
147 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
148 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
149
150 .. code-block:: llvm
151
152     ; Declare the string constant as a global constant.
153     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
154
155     ; External declaration of the puts function
156     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
157
158     ; Definition of main function
159     define i32 @main() {   ; i32()*
160       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
161       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
162
163       ; Call puts function to write out the string to stdout.
164       call i32 @puts(i8* %cast210)
165       ret i32 0
166     }
167
168     ; Named metadata
169     !1 = metadata !{i32 42}
170     !foo = !{!1, null}
171
172 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
173 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
174 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
175 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
176
177 In general, a module is made up of a list of global values (where both
178 functions and global variables are global values). Global values are
179 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
180 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
181 following :ref:`linkage types <linkage>`.
182
183 .. _linkage:
184
185 Linkage Types
186 -------------
187
188 All Global Variables and Functions have one of the following types of
189 linkage:
190
191 ``private``
192     Global values with "``private``" linkage are only directly
193     accessible by objects in the current module. In particular, linking
194     code into a module with an private global value may cause the
195     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
196     symbol is private to the module, all references can be updated. This
197     doesn't show up in any symbol table in the object file.
198 ``linker_private``
199     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
200     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
201     they are removed by the linker from the final linked image
202     (executable or dynamic library).
203 ``linker_private_weak``
204     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
205     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
206     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
207     image (executable or dynamic library).
208 ``internal``
209     Similar to private, but the value shows as a local symbol
210     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
211     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
212 ``available_externally``
213     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
214     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
215     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
216     of the definition of the global, which is known to be somewhere
217     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
218     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
219     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
220     not declarations.
221 ``linkonce``
222     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
223     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
224     some forms of inline functions, templates, or other code which must
225     be generated in each translation unit that uses it, but where the
226     body may be overridden with a more definitive definition later.
227     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
228     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
229     inline the body of this function into callers because it doesn't
230     know if this definition of the function is the definitive definition
231     within the program or whether it will be overridden by a stronger
232     definition. To enable inlining and other optimizations, use
233     "``linkonce_odr``" linkage.
234 ``weak``
235     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
236     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
237     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
238     in C source code.
239 ``common``
240     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
241     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
242     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
243     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
244     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
245     must have a zero initializer, and may not be marked
246     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
247     common linkage.
248
249 .. _linkage_appending:
250
251 ``appending``
252     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
253     pointer to array type. When two global variables with appending
254     linkage are linked together, the two global arrays are appended
255     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
256     system linker append together "sections" with identical names when
257     .o files are linked.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``linkonce_odr_auto_hide``
271     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
272     takes the address of this definition. For instance, functions that
273     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
274     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
275     symbols are removed by the linker from the final linked image
276     (executable or dynamic library).
277 ``external``
278     If none of the above identifiers are used, the global is externally
279     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
280     resolve external symbol references.
281
282 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
283 platform only. They are designed to support importing (exporting)
284 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
285
286 ``dllimport``
287     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
288     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
289     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
290     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
291     name.
292 ``dllexport``
293     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
294     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
295     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
296     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
297     name.
298
299 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
300 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
301 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
302 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
303 declarations), they are accessible outside of the current module.
304
305 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
306 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
307
308 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
309 ``weak_odr`` linkages.
310
311 .. _callingconv:
312
313 Calling Conventions
314 -------------------
315
316 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
317 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
318 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
319 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
320 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
321 added in the future:
322
323 "``ccc``" - The C calling convention
324     This calling convention (the default if no other calling convention
325     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
326     convention supports varargs function calls and tolerates some
327     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
328     the function (as does normal C).
329 "``fastcc``" - The fast calling convention
330     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
331     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
332     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
333     code for the target, without having to conform to an externally
334     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
335     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
336     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
337     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
338     match the prototype of the function definition.
339 "``coldcc``" - The cold calling convention
340     This calling convention attempts to make code in the caller as
341     efficient as possible under the assumption that the call is not
342     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
343     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
344     This calling convention does not support varargs and requires the
345     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
346     function definition.
347 "``cc 10``" - GHC convention
348     This calling convention has been implemented specifically for use by
349     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
350     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
351     by disabling callee save registers. This calling convention should
352     not be used lightly but only for specific situations such as an
353     alternative to the *register pinning* performance technique often
354     used when implementing functional programming languages. At the
355     moment only X86 supports this convention and it has the following
356     limitations:
357
358     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
359        floating point types are supported.
360     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
361        floating point parameters.
362
363     This calling convention supports `tail call
364     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
365     caller and callee are using it.
366 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
367     This calling convention has been implemented specifically for use by
368     the `High-Performance Erlang
369     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
370     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
371     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
372     registers for argument passing than the ordinary C calling
373     convention and defines no callee-saved registers. The calling
374     convention properly supports `tail call
375     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
376     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
377     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
378     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
379     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
380     bit).
381 "``cc <n>``" - Numbered convention
382     Any calling convention may be specified by number, allowing
383     target-specific calling conventions to be used. Target specific
384     calling conventions start at 64.
385
386 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
387 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
388 convention.
389
390 Visibility Styles
391 -----------------
392
393 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
394 styles:
395
396 "``default``" - Default style
397     On targets that use the ELF object file format, default visibility
398     means that the declaration is visible to other modules and, in
399     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
400     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
401     to other modules. Default visibility corresponds to "external
402     linkage" in the language.
403 "``hidden``" - Hidden style
404     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
405     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
406     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
407     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
408     library) can reference it directly.
409 "``protected``" - Protected style
410     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
411     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
412     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
413     cannot be overridden by another module.
414
415 Named Types
416 -----------
417
418 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
419 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
420 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
421 specification is:
422
423 .. code-block:: llvm
424
425     %mytype = type { %mytype*, i32 }
426
427 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
428 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
429 expected with the syntax "%mytype".
430
431 Note that type names are aliases for the structural type that they
432 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
433 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
434 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
435 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
436 render all types of a particular shape. This means that if you have code
437 where two different source types end up having the same LLVM type, that
438 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
439 an important design point and isn't going to change.
440
441 .. _globalvars:
442
443 Global Variables
444 ----------------
445
446 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
447 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
448 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
449 explicit alignment specified.
450
451 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
452 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
453 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
454 TLS model may be specified:
455
456 ``localdynamic``
457     For variables that are only used within the current shared library.
458 ``initialexec``
459     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
460 ``localexec``
461     For variables defined in the executable and only used within it.
462
463 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
464 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
465 more information on under which circumstances the different models may
466 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
467 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
468
469 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
470 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
471 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
472 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
473 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
474 variable.
475
476 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
477 constant, even if the final definition of the global is not. This
478 capability can be used to enable slightly better optimization of the
479 program, but requires the language definition to guarantee that
480 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
481 units that do not include the definition.
482
483 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
484 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
485 always define a pointer to their "content" type because they describe a
486 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
487 pointers.
488
489 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
490 that the address is not significant, only the content. Constants marked
491 like this can be merged with other constants if they have the same
492 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
493 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
494 whose address is significant.
495
496 A global variable may be declared to reside in a target-specific
497 numbered address space. For targets that support them, address spaces
498 may affect how optimizations are performed and/or what target
499 instructions are used to access the variable. The default address space
500 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
501
502 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
503 target supports it, it will emit globals to the section specified.
504
505 By default, global initializers are optimized by assuming that global
506 variables defined within the module are not modified from their
507 initial values before the start of the global initializer.  This is
508 true even for variables potentially accessible from outside the
509 module, including those with external linkage or appearing in
510 ``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
511 variable with ``externally_initialized``.
512
513 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
514 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
515 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
516 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
517 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
518 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
519 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
520 assume that the globals are densely packed in their section and try to
521 iterate over them as an array, alignment padding would break this
522 iteration.
523
524 For example, the following defines a global in a numbered address space
525 with an initializer, section, and alignment:
526
527 .. code-block:: llvm
528
529     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
530
531 The following example defines a thread-local global with the
532 ``initialexec`` TLS model:
533
534 .. code-block:: llvm
535
536     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
537
538 .. _functionstructure:
539
540 Functions
541 ---------
542
543 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
544 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
545 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
546 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
547 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
548 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
549 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
550 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
551 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
552 and a closing curly brace.
553
554 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
555 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
556 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
557 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
558 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
559 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
560 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
561
562 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
563 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
564 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
565 contains a list of instructions, and ends with a
566 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
567 return). If explicit label is not provided, a block is assigned an
568 implicit numbered label, using a next value from the same counter as used
569 for unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a
570 function entry block does not have explicit label, it will be assigned
571 label "%0", then first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
572
573 The first basic block in a function is special in two ways: it is
574 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
575 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
576 the entry block of a function). Because the block can have no
577 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
578
579 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
580 target supports it, it will emit functions to the section specified.
581
582 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
583 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
584 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
585 is specified, the function is forced to have at least that much
586 alignment. All alignments must be a power of 2.
587
588 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
589 be significant and two identical functions can be merged.
590
591 Syntax::
592
593     define [linkage] [visibility]
594            [cconv] [ret attrs]
595            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
596            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
597            [gc] { ... }
598
599 Aliases
600 -------
601
602 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
603 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
604 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
605 :ref:`visibility style <visibility>`.
606
607 Syntax::
608
609     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
610
611 .. _namedmetadatastructure:
612
613 Named Metadata
614 --------------
615
616 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
617 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
618 operands for a named metadata.
619
620 Syntax::
621
622     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
623     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
624     !1 = metadata !{metadata !"one"}
625     !2 = metadata !{metadata !"two"}
626     ; A named metadata.
627     !name = !{!0, !1, !2}
628
629 .. _paramattrs:
630
631 Parameter Attributes
632 --------------------
633
634 The return type and each parameter of a function type may have a set of
635 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
636 used to communicate additional information about the result or
637 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
638 of the function, not of the function type, so functions with different
639 parameter attributes can have the same function type.
640
641 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
642 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
643 For example:
644
645 .. code-block:: llvm
646
647     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
648     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
649     declare signext i8 @returns_signed_char()
650
651 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
652 ``readonly``) come immediately after the argument list.
653
654 Currently, only the following parameter attributes are defined:
655
656 ``zeroext``
657     This indicates to the code generator that the parameter or return
658     value should be zero-extended to the extent required by the target's
659     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
660     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
661 ``signext``
662     This indicates to the code generator that the parameter or return
663     value should be sign-extended to the extent required by the target's
664     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
665     the callee (for a return value).
666 ``inreg``
667     This indicates that this parameter or return value should be treated
668     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
669     a function call or return (usually, by putting it in a register as
670     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
671     two different kinds of registers). Use of this attribute is
672     target-specific.
673 ``byval``
674     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
675     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
676     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
677     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
678     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
679     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
680     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
681     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
682     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
683     values.
684
685     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
686     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
687     form and the known alignment of the pointer specified to the call
688     site. If the alignment is not specified, then the code generator
689     makes a target-specific assumption.
690
691 ``sret``
692     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
693     structure that is the return value of the function in the source
694     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
695     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
696     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
697     the first parameter. This is not a valid attribute for return
698     values.
699 ``noalias``
700     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
701     the argument or return value do not alias pointer values which are
702     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
703     call to the parent function, dependencies between memory references
704     from before or after the call and from those during the call are
705     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
706     value used in that call. The caller shares the responsibility with
707     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
708     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
709     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
710
711     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
712     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
713     though it is slightly weaker.
714
715     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
716     while LLVM's ``noalias`` is.
717 ``nocapture``
718     This indicates that the callee does not make any copies of the
719     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
720     attribute for return values.
721
722 .. _nest:
723
724 ``nest``
725     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
726     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
727     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
728
729 ``returned``
730     This indicates that the value of the function always returns the value
731     of the parameter as its return value. This is an optimization hint to
732     the code generator when generating the caller, allowing tail call
733     optimization and omission of register saves and restores in some cases;
734     it is not checked or enforced when generating the callee. The parameter
735     and the function return type must be valid operands for the
736     :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a valid attribute for
737     return values and can only be applied to one parameter.
738
739 .. _gc:
740
741 Garbage Collector Names
742 -----------------------
743
744 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
745 string:
746
747 .. code-block:: llvm
748
749     define void @f() gc "name" { ... }
750
751 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
752 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
753 support the named garbage collection algorithm.
754
755 .. _attrgrp:
756
757 Attribute Groups
758 ----------------
759
760 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
761 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
762 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
763 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
764 group will capture the important command line flags used to build that file.
765
766 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
767 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
768 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
769 different groups are merged.
770
771 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
772 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
773
774 .. code-block:: llvm
775
776    ; Target-independent attributes:
777    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
778
779    ; Target-dependent attributes:
780    attributes #1 = { "no-sse" }
781
782    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
783    define void @f() #0 #1 { ... }
784
785 .. _fnattrs:
786
787 Function Attributes
788 -------------------
789
790 Function attributes are set to communicate additional information about
791 a function. Function attributes are considered to be part of the
792 function, not of the function type, so functions with different function
793 attributes can have the same function type.
794
795 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
796 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
797 example:
798
799 .. code-block:: llvm
800
801     define void @f() noinline { ... }
802     define void @f() alwaysinline { ... }
803     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
804     define void @f() optsize { ... }
805
806 ``alignstack(<n>)``
807     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
808     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
809     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
810     parentheses.
811 ``alwaysinline``
812     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
813     this function into callers whenever possible, ignoring any active
814     inlining size threshold for this caller.
815 ``nonlazybind``
816     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
817     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
818     startup time if the function is not called during program startup.
819 ``inlinehint``
820     This attribute indicates that the source code contained a hint that
821     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
822     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
823     inliner.
824 ``naked``
825     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
826     function. This can have very system-specific consequences.
827 ``nobuiltin``
828     This indicates that the callee function at a call site is not
829     recognized as a built-in function. LLVM will retain the original call
830     and not replace it with equivalent code based on the semantics of the
831     built-in function. This is only valid at call sites, not on function
832     declarations or definitions.
833 ``noduplicate``
834     This attribute indicates that calls to the function cannot be
835     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
836     within its parent function, but may not be duplicated within
837     its parent function.
838
839     A function containing a ``noduplicate`` call may still
840     be an inlining candidate, provided that the call is not
841     duplicated by inlining. That implies that the function has
842     internal linkage and only has one call site, so the original
843     call is dead after inlining.
844 ``noimplicitfloat``
845     This attributes disables implicit floating point instructions.
846 ``noinline``
847     This attribute indicates that the inliner should never inline this
848     function in any situation. This attribute may not be used together
849     with the ``alwaysinline`` attribute.
850 ``noredzone``
851     This attribute indicates that the code generator should not use a
852     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
853 ``noreturn``
854     This function attribute indicates that the function never returns
855     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
856     function ever does dynamically return.
857 ``nounwind``
858     This function attribute indicates that the function never returns
859     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
860     unwind, its runtime behavior is undefined.
861 ``optsize``
862     This attribute suggests that optimization passes and code generator
863     passes make choices that keep the code size of this function low,
864     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
865 ``readnone``
866     This attribute indicates that the function computes its result (or
867     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
868     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
869     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
870     caller functions. It does not write through any pointer arguments
871     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
872     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
873     the ``C++`` exception throwing methods.
874 ``readonly``
875     This attribute indicates that the function does not write through
876     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
877     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
878     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
879     state that may be set in the caller. A readonly function always
880     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
881     called with the same set of arguments and global state. It cannot
882     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
883     methods.
884 ``returns_twice``
885     This attribute indicates that this function can return twice. The C
886     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
887     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
888     functions.
889 ``sanitize_address``
890     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
891     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
892 ``sanitize_memory``
893     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
894     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
895 ``sanitize_thread``
896     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
897     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
898 ``ssp``
899     This attribute indicates that the function should emit a stack
900     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
901     placed on the stack before the local variables that's checked upon
902     return from the function to see if it has been overwritten. A
903     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
904     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
905
906     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
907     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
908     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
909       ``ssp-buffer-size``.
910
911     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
912     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
913     function will have an ``ssp`` attribute.
914 ``sspreq``
915     This attribute indicates that the function should *always* emit a
916     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
917     attribute.
918
919     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
920     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
921     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
922     an ``sspreq`` attribute.
923 ``sspstrong``
924     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
925     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
926     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
927     will enable protectors for functions with:
928
929     - Arrays of any size and type
930     - Aggregates containing an array of any size and type.
931     - Calls to alloca().
932     - Local variables that have had their address taken.
933
934     This overrides the ``ssp`` function attribute.
935
936     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
937     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
938     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
939 ``uwtable``
940     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
941     an unwind table entry be produce for this function even if we can
942     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
943     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
944     units.
945
946 .. _moduleasm:
947
948 Module-Level Inline Assembly
949 ----------------------------
950
951 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
952 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
953 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
954 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
955
956 .. code-block:: llvm
957
958     module asm "inline asm code goes here"
959     module asm "more can go here"
960
961 The strings can contain any character by escaping non-printable
962 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
963 two digit hex code for the number.
964
965 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
966 assembly code is generated.
967
968 Data Layout
969 -----------
970
971 A module may specify a target specific data layout string that specifies
972 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
973 simply:
974
975 .. code-block:: llvm
976
977     target datalayout = "layout specification"
978
979 The *layout specification* consists of a list of specifications
980 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
981 with a letter and may include other information after the letter to
982 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
983 as follows:
984
985 ``E``
986     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
987     the bits with the most significance have the lowest address
988     location.
989 ``e``
990     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
991     is, the bits with the least significance have the lowest address
992     location.
993 ``S<size>``
994     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
995     promotion of stack variables is limited to the natural stack
996     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
997     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
998     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
999     alignment promotions.
1000 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1001     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1002     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1003     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1004     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1005     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1006     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1007 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1008     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1009     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1010 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1011     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1012     ``<size>``.
1013 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1014     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1015     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1016     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1017     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1018     targets.
1019 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1020     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1021     ``<size>``.
1022 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1023     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1024     ``<size>``.
1025 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1026     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1027     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1028     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1029     this set are considered to support most general arithmetic operations
1030     efficiently.
1031
1032 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1033 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1034 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1035 specifications are given in this list:
1036
1037 -  ``E`` - big endian
1038 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
1039 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1040 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1041 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1042 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1043 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1044 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1045    alignment of 64-bits
1046 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1047 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1048 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1049 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1050 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1051 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1052 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1053
1054 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1055 following rules:
1056
1057 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1058    that specification is used.
1059 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1060    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1061    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1062    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1063    given the default specifications above, the i7 type will use the
1064    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1065    alignment of i64 (largest specified).
1066 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1067    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1068    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1069    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1070
1071 The function of the data layout string may not be what you expect.
1072 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1073 the code generator should use.
1074
1075 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1076 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1077 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1078 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1079 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1080 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1081 that require precise layout information, but this also prevents those
1082 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1083
1084 .. _pointeraliasing:
1085
1086 Pointer Aliasing Rules
1087 ----------------------
1088
1089 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1090 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1091 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1092 to the following rules:
1093
1094 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1095    value it is *based* on.
1096 -  An address of a global variable is associated with the address range
1097    of the variable's storage.
1098 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1099    address range of the allocated storage.
1100 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1101    address.
1102 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1103    a function not defined within LLVM may be associated with address
1104    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1105    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1106    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1107
1108 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1109 following rules:
1110
1111 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1112    on the first operand of the ``getelementptr``.
1113 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1114    ``bitcast``.
1115 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1116    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1117    the pointer's value.
1118 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1119
1120 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1121 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1122
1123 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1124 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1125 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1126 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1127 alignment of the store.
1128
1129 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1130 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1131 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1132 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1133 alias analysis.
1134
1135 .. _volatile:
1136
1137 Volatile Memory Accesses
1138 ------------------------
1139
1140 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1141 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1142 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1143 volatile operations or change their order of execution relative to other
1144 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1145 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1146 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1147
1148 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1149 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1150 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1151 target-legal volatile load/store instructions.
1152
1153 .. admonition:: Rationale
1154
1155  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1156  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1157  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1158  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1159  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1160  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1161  do not violate the frontend's contract with the language.
1162
1163 .. _memmodel:
1164
1165 Memory Model for Concurrent Operations
1166 --------------------------------------
1167
1168 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1169 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1170 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1171 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1172
1173 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1174
1175 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1176 that
1177
1178 -  Is a superset of single-thread program order, and
1179 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1180    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1181    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1182    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1183    Constraints <ordering>`).
1184
1185 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1186 between a thread and signals executing inside that thread.
1187
1188 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1189 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1190 (defined) write operations (store instructions, atomic
1191 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1192 section, initialized globals are considered to have a write of the
1193 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1194 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1195 may see any write to the same byte, except:
1196
1197 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1198    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1199    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1200 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1201    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1202
1203 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1204
1205 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1206    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1207    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1208    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1209    synchronization.)
1210 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1211    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1212 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1213    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1214 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1215    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1216    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1217    constraints on how the choice is made.
1218 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1219
1220 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1221 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1222 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1223 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1224 than one instruction to read the series of bytes.
1225
1226 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1227 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1228 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1229 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1230 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1231 from an address, introducing a store can change a load that may see
1232 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1233
1234 .. _ordering:
1235
1236 Atomic Memory Ordering Constraints
1237 ----------------------------------
1238
1239 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1240 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1241 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1242 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1243 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1244 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1245 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1246 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1247 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1248 differently since they don't take an address. See that instruction's
1249 documentation for details.
1250
1251 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1252 :doc:`Atomics`.
1253
1254 ``unordered``
1255     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1256     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1257     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1258     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1259     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1260     to make them atomic in any interesting way.
1261 ``monotonic``
1262     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1263     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1264     address. All modification orders must be compatible with the
1265     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1266     orders can be combined to a global total order for the whole program
1267     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1268     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1269     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1270     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1271     happens before another atomic read of the same address, the later
1272     read must see the same value or a later value in the address's
1273     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1274     stronger) operations on the same address. If an address is written
1275     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1276     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1277     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1278     ``memory_order_relaxed``.
1279 ``acquire``
1280     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1281     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1282     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1283 ``release``
1284     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1285     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1286     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1287     complete description; see the C++0x definition of a release
1288     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1289     ``memory_order_release``.
1290 ``acq_rel`` (acquire+release)
1291     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1292     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1293 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1294     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1295     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1296     writes), there is a global total order on all
1297     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1298     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1299     modification orders of all the affected addresses. Each
1300     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1301     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1302     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1303
1304 .. _singlethread:
1305
1306 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1307 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1308 other operations running in the same thread (for example, in signal
1309 handlers).
1310
1311 .. _fastmath:
1312
1313 Fast-Math Flags
1314 ---------------
1315
1316 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1317 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1318 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1319 otherwise unsafe floating point operations
1320
1321 ``nnan``
1322    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1323    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1324    NaNs, but the value of the result is undefined.
1325
1326 ``ninf``
1327    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1328    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1329    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1330
1331 ``nsz``
1332    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1333    argument or result as insignificant.
1334
1335 ``arcp``
1336    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1337    argument rather than perform division.
1338
1339 ``fast``
1340    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1341    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1342    flag implies all the others.
1343
1344 .. _typesystem:
1345
1346 Type System
1347 ===========
1348
1349 The LLVM type system is one of the most important features of the
1350 intermediate representation. Being typed enables a number of
1351 optimizations to be performed on the intermediate representation
1352 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1353 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1354 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1355 not feasible to perform on normal three address code representations.
1356
1357 Type Classifications
1358 --------------------
1359
1360 The types fall into a few useful classifications:
1361
1362
1363 .. list-table::
1364    :header-rows: 1
1365
1366    * - Classification
1367      - Types
1368
1369    * - :ref:`integer <t_integer>`
1370      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1371        ``i64``, ...
1372
1373    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1374      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1375        ``ppc_fp128``
1376
1377
1378    * - first class
1379
1380        .. _t_firstclass:
1381
1382      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1383        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1384        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1385        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1386
1387    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1388      - :ref:`label <t_label>`,
1389        :ref:`void <t_void>`,
1390        :ref:`integer <t_integer>`,
1391        :ref:`floating point <t_floating>`,
1392        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1393        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1394
1395    * - :ref:`derived <t_derived>`
1396      - :ref:`array <t_array>`,
1397        :ref:`function <t_function>`,
1398        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1399        :ref:`structure <t_struct>`,
1400        :ref:`vector <t_vector>`,
1401        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1402
1403 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1404 Values of these types are the only ones which can be produced by
1405 instructions.
1406
1407 .. _t_primitive:
1408
1409 Primitive Types
1410 ---------------
1411
1412 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1413 system.
1414
1415 .. _t_integer:
1416
1417 Integer Type
1418 ^^^^^^^^^^^^
1419
1420 Overview:
1421 """""""""
1422
1423 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1424 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1425 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1426
1427 Syntax:
1428 """""""
1429
1430 ::
1431
1432       iN
1433
1434 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1435 value.
1436
1437 Examples:
1438 """""""""
1439
1440 +----------------+------------------------------------------------+
1441 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1442 +----------------+------------------------------------------------+
1443 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1444 +----------------+------------------------------------------------+
1445 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1446 +----------------+------------------------------------------------+
1447
1448 .. _t_floating:
1449
1450 Floating Point Types
1451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1452
1453 .. list-table::
1454    :header-rows: 1
1455
1456    * - Type
1457      - Description
1458
1459    * - ``half``
1460      - 16-bit floating point value
1461
1462    * - ``float``
1463      - 32-bit floating point value
1464
1465    * - ``double``
1466      - 64-bit floating point value
1467
1468    * - ``fp128``
1469      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1470
1471    * - ``x86_fp80``
1472      -  80-bit floating point value (X87)
1473
1474    * - ``ppc_fp128``
1475      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1476
1477 .. _t_x86mmx:
1478
1479 X86mmx Type
1480 ^^^^^^^^^^^
1481
1482 Overview:
1483 """""""""
1484
1485 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1486 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1487 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1488 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1489 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1490 of this type.
1491
1492 Syntax:
1493 """""""
1494
1495 ::
1496
1497       x86mmx
1498
1499 .. _t_void:
1500
1501 Void Type
1502 ^^^^^^^^^
1503
1504 Overview:
1505 """""""""
1506
1507 The void type does not represent any value and has no size.
1508
1509 Syntax:
1510 """""""
1511
1512 ::
1513
1514       void
1515
1516 .. _t_label:
1517
1518 Label Type
1519 ^^^^^^^^^^
1520
1521 Overview:
1522 """""""""
1523
1524 The label type represents code labels.
1525
1526 Syntax:
1527 """""""
1528
1529 ::
1530
1531       label
1532
1533 .. _t_metadata:
1534
1535 Metadata Type
1536 ^^^^^^^^^^^^^
1537
1538 Overview:
1539 """""""""
1540
1541 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1542 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1543
1544 Syntax:
1545 """""""
1546
1547 ::
1548
1549       metadata
1550
1551 .. _t_derived:
1552
1553 Derived Types
1554 -------------
1555
1556 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1557 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1558 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1559 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1560 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1561 as the element type of another array.
1562
1563 .. _t_aggregate:
1564
1565 Aggregate Types
1566 ^^^^^^^^^^^^^^^
1567
1568 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1569 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1570 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1571 aggregate types.
1572
1573 .. _t_array:
1574
1575 Array Type
1576 ^^^^^^^^^^
1577
1578 Overview:
1579 """""""""
1580
1581 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1582 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1583 elements) and an underlying data type.
1584
1585 Syntax:
1586 """""""
1587
1588 ::
1589
1590       [<# elements> x <elementtype>]
1591
1592 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1593 be any type with a size.
1594
1595 Examples:
1596 """""""""
1597
1598 +------------------+--------------------------------------+
1599 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1600 +------------------+--------------------------------------+
1601 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1602 +------------------+--------------------------------------+
1603 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1604 +------------------+--------------------------------------+
1605
1606 Here are some examples of multidimensional arrays:
1607
1608 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1609 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1610 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1611 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1612 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1613 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1614 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1615
1616 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1617 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1618 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1619 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1620 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1621 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1622 example.
1623
1624 .. _t_function:
1625
1626 Function Type
1627 ^^^^^^^^^^^^^
1628
1629 Overview:
1630 """""""""
1631
1632 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1633 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1634 of a function type is a first class type or a void type.
1635
1636 Syntax:
1637 """""""
1638
1639 ::
1640
1641       <returntype> (<parameter list>)
1642
1643 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1644 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1645 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1646 Variable argument functions can access their arguments with the
1647 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1648 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1649
1650 Examples:
1651 """""""""
1652
1653 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1654 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1655 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1656 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1657 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1658 | ``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. |
1659 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1660 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1661 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1662
1663 .. _t_struct:
1664
1665 Structure Type
1666 ^^^^^^^^^^^^^^
1667
1668 Overview:
1669 """""""""
1670
1671 The structure type is used to represent a collection of data members
1672 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1673 a size.
1674
1675 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1676 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1677 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1678 '``insertvalue``' instructions.
1679
1680 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1681 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1682 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1683 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1684 required to match what the underlying code generator expects.
1685
1686 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1687 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1688 identified types are always defined at the top level with a name.
1689 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1690 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1691 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1692
1693 Syntax:
1694 """""""
1695
1696 ::
1697
1698       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1699       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1700
1701 Examples:
1702 """""""""
1703
1704 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1705 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1706 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1707 | ``{ 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``.  |
1708 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1709 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1710 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1711
1712 .. _t_opaque:
1713
1714 Opaque Structure Types
1715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1716
1717 Overview:
1718 """""""""
1719
1720 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1721 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1722 notion of a forward declared structure.
1723
1724 Syntax:
1725 """""""
1726
1727 ::
1728
1729       %X = type opaque
1730       %52 = type opaque
1731
1732 Examples:
1733 """""""""
1734
1735 +--------------+-------------------+
1736 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1737 +--------------+-------------------+
1738
1739 .. _t_pointer:
1740
1741 Pointer Type
1742 ^^^^^^^^^^^^
1743
1744 Overview:
1745 """""""""
1746
1747 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1748 commonly used to reference objects in memory.
1749
1750 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1751 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1752 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1753 are target-specific.
1754
1755 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1756 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1757
1758 Syntax:
1759 """""""
1760
1761 ::
1762
1763       <type> *
1764
1765 Examples:
1766 """""""""
1767
1768 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1769 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1770 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1771 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1772 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1773 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1774 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1775
1776 .. _t_vector:
1777
1778 Vector Type
1779 ^^^^^^^^^^^
1780
1781 Overview:
1782 """""""""
1783
1784 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1785 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1786 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1787 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1788 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1789
1790 Syntax:
1791 """""""
1792
1793 ::
1794
1795       < <# elements> x <elementtype> >
1796
1797 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1798 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1799 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1800
1801 Examples:
1802 """""""""
1803
1804 +-------------------+--------------------------------------------------+
1805 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1806 +-------------------+--------------------------------------------------+
1807 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1808 +-------------------+--------------------------------------------------+
1809 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1810 +-------------------+--------------------------------------------------+
1811 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1812 +-------------------+--------------------------------------------------+
1813
1814 Constants
1815 =========
1816
1817 LLVM has several different basic types of constants. This section
1818 describes them all and their syntax.
1819
1820 Simple Constants
1821 ----------------
1822
1823 **Boolean constants**
1824     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1825     of the ``i1`` type.
1826 **Integer constants**
1827     Standard integers (such as '4') are constants of the
1828     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1829     integer types.
1830 **Floating point constants**
1831     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1832     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1833     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1834     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1835     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1836     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1837     point <t_floating>` type.
1838 **Null pointer constants**
1839     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1840     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1841
1842 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1843 floating point constants. For example, the form
1844 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1845 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1846 constants are required (and the only time that they are generated by the
1847 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1848 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1849 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1850 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1851 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1852
1853 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1854 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1855 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1856 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1857 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1858 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1859 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1860 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1861 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1862 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1863 will only work if they match the long double format on your target.
1864 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1865 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1866 (sign bit at the left).
1867
1868 There are no constants of type x86mmx.
1869
1870 Complex Constants
1871 -----------------
1872
1873 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1874 constants and smaller complex constants.
1875
1876 **Structure constants**
1877     Structure constants are represented with notation similar to
1878     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1879     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1880     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1881     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1882     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1883     must match those specified by the type.
1884 **Array constants**
1885     Array constants are represented with notation similar to array type
1886     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1887     square brackets (``[]``)). For example:
1888     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1889     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1890     match those specified by the type.
1891 **Vector constants**
1892     Vector constants are represented with notation similar to vector
1893     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1894     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1895     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1896     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1897     elements must match those specified by the type.
1898 **Zero initialization**
1899     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1900     value to zero of *any* type, including scalar and
1901     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1902     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1903     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1904 **Metadata node**
1905     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1906     type <t_metadata>`. For example:
1907     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1908     constants that are meant to be interpreted as part of the
1909     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1910     information such as debug info.
1911
1912 Global Variable and Function Addresses
1913 --------------------------------------
1914
1915 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1916 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1917 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1918 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1919 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1920 file:
1921
1922 .. code-block:: llvm
1923
1924     @X = global i32 17
1925     @Y = global i32 42
1926     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1927
1928 .. _undefvalues:
1929
1930 Undefined Values
1931 ----------------
1932
1933 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1934 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1935 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1936 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1937
1938 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1939 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1940 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1941 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1942
1943 .. code-block:: llvm
1944
1945       %A = add %X, undef
1946       %B = sub %X, undef
1947       %C = xor %X, undef
1948     Safe:
1949       %A = undef
1950       %B = undef
1951       %C = undef
1952
1953 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1954 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1955
1956 .. code-block:: llvm
1957
1958       %A = or %X, undef
1959       %B = and %X, undef
1960     Safe:
1961       %A = -1
1962       %B = 0
1963     Unsafe:
1964       %A = undef
1965       %B = undef
1966
1967 These logical operations have bits that are not always affected by the
1968 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1969 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1970 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1971 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1972 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1973 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1974 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1975 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1976
1977 .. code-block:: llvm
1978
1979       %A = select undef, %X, %Y
1980       %B = select undef, 42, %Y
1981       %C = select %X, %Y, undef
1982     Safe:
1983       %A = %X     (or %Y)
1984       %B = 42     (or %Y)
1985       %C = %Y
1986     Unsafe:
1987       %A = undef
1988       %B = undef
1989       %C = undef
1990
1991 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1992 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1993 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1994 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1995 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1996 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1997 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1998
1999 .. code-block:: llvm
2000
2001       %A = xor undef, undef
2002
2003       %B = undef
2004       %C = xor %B, %B
2005
2006       %D = undef
2007       %E = icmp lt %D, 4
2008       %F = icmp gte %D, 4
2009
2010     Safe:
2011       %A = undef
2012       %B = undef
2013       %C = undef
2014       %D = undef
2015       %E = undef
2016       %F = undef
2017
2018 This example points out that two '``undef``' operands are not
2019 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2020 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2021 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2022 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2023 its value over its "live range". This is true because the variable
2024 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2025 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2026 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2027 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2028 uses with" concept would not hold.
2029
2030 .. code-block:: llvm
2031
2032       %A = fdiv undef, %X
2033       %B = fdiv %X, undef
2034     Safe:
2035       %A = undef
2036     b: unreachable
2037
2038 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2039 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2040 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2041 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2042 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2043 However, in the second example, we can make a more aggressive
2044 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2045 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2046 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2047 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2048 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2049 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2050
2051 .. code-block:: llvm
2052
2053     a:  store undef -> %X
2054     b:  store %X -> undef
2055     Safe:
2056     a: <deleted>
2057     b: unreachable
2058
2059 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2060 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2061 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2062 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2063 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2064
2065 .. _poisonvalues:
2066
2067 Poison Values
2068 -------------
2069
2070 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2071 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2072 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2073 which results in undefined behavior.
2074
2075 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2076 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2077 the ``nsw`` flag.
2078
2079 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2080
2081 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2082 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2083    their dynamic predecessor basic block.
2084 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2085    in the dynamic callers of their functions.
2086 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2087    instructions that dynamically transfer control back to them.
2088 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2089    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2090    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2091 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2092    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2093    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2094    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2095 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2096    most recent preceding instruction with externally visible side
2097    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2098    operations <volatile>`.)
2099 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2100    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2101    multiple successors and the instruction is always executed when
2102    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2103    when control is transferred to another.
2104 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2105    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2106    be different if the terminator had transferred control to a different
2107    successor.
2108 -  Dependence is transitive.
2109
2110 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2111 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2112 on a poison value has undefined behavior.
2113
2114 Here are some examples:
2115
2116 .. code-block:: llvm
2117
2118     entry:
2119       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2120       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2121       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2122       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2123
2124       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2125       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2126
2127       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2128
2129       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2130       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2131       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2132       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2133
2134       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2135       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2136
2137     true:
2138       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2139                                            ; it has undefined behavior.
2140       br label %end
2141
2142     end:
2143       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2144                                            ; Both edges into this PHI are
2145                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2146                                            ; always results in a poison value.
2147
2148       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2149                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2150                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2151
2152       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2153                                            ; The same branch again, but this time the
2154                                            ; true block doesn't have side effects.
2155
2156     second_true:
2157       ; No side effects!
2158       ret void
2159
2160     second_end:
2161       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2162                                            ; on the store in %end. Also, it is
2163                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2164                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2165                                            ; behavior in this example).
2166
2167 .. _blockaddress:
2168
2169 Addresses of Basic Blocks
2170 -------------------------
2171
2172 ``blockaddress(@function, %block)``
2173
2174 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2175 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2176 Taking the address of the entry block is illegal.
2177
2178 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2179 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2180 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2181 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2182 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2183 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2184 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2185 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2186 instruction.
2187
2188 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2189 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2190
2191 Constant Expressions
2192 --------------------
2193
2194 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2195 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2196 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2197 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2198 The following is the syntax for constant expressions:
2199
2200 ``trunc (CST to TYPE)``
2201     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2202     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2203 ``zext (CST to TYPE)``
2204     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2205     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2206 ``sext (CST to TYPE)``
2207     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2208     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2209 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2210     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2211     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2212     must be floating point.
2213 ``fpext (CST to TYPE)``
2214     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2215     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2216     floating point.
2217 ``fptoui (CST to TYPE)``
2218     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2219     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2220     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2221     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2222     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2223 ``fptosi (CST to TYPE)``
2224     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2225     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2226     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2227     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2228     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2229 ``uitofp (CST to TYPE)``
2230     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2231     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2232     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2233     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2234     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2235 ``sitofp (CST to TYPE)``
2236     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2237     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2238     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2239     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2240     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2241 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2242     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2243     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2244     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2245     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2246 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2247     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2248     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2249     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2250     This one is *really* dangerous!
2251 ``bitcast (CST to TYPE)``
2252     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2253     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2254     instruction <i_bitcast>`.
2255 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2256     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2257     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2258     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2259     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2260 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2261     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2262 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2263     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2264 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2265     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2266 ``extractelement (VAL, IDX)``
2267     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2268     constants.
2269 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2270     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2271     constants.
2272 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2273     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2274     constants.
2275 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2276     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2277     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2278     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2279     least one index value must be specified.
2280 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2281     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2282     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2283     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2284     value must be specified.
2285 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2286     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2287     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2288     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2289     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2290     operations on floating point values are allowed).
2291
2292 Other Values
2293 ============
2294
2295 Inline Assembler Expressions
2296 ----------------------------
2297
2298 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2299 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2300 value represents the inline assembler as a string (containing the
2301 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2302 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2303 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2304 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2305 assembler expression is:
2306
2307 .. code-block:: llvm
2308
2309     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2310
2311 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2312 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2313 Thus, typically we have:
2314
2315 .. code-block:: llvm
2316
2317     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2318
2319 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2320 marked as having side effects. This is done through the use of the
2321 '``sideeffect``' keyword, like so:
2322
2323 .. code-block:: llvm
2324
2325     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2326
2327 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2328 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2329 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2330 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2331 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2332 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2333
2334 .. code-block:: llvm
2335
2336     call void asm alignstack "eieio", ""()
2337
2338 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2339 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2340 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2341 the only supported dialects. An example is:
2342
2343 .. code-block:: llvm
2344
2345     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2346
2347 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2348 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2349 keyword last.
2350
2351 Inline Asm Metadata
2352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2353
2354 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2355 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2356 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2357 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2358 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2359 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2360 it. For example:
2361
2362 .. code-block:: llvm
2363
2364     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2365     ...
2366     !42 = !{ i32 1234567 }
2367
2368 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2369 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2370 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2371 occurs on.
2372
2373 .. _metadata:
2374
2375 Metadata Nodes and Metadata Strings
2376 -----------------------------------
2377
2378 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2379 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2380 code generator. One example application of metadata is source-level
2381 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2382 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2383 preceding exclamation point ('``!``').
2384
2385 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2386 contain any character by escaping non-printable characters with
2387 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2388 "``!"test\00"``".
2389
2390 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2391 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2392 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2393 their operand. For example:
2394
2395 .. code-block:: llvm
2396
2397     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2398
2399 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2400 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2401 example:
2402
2403 .. code-block:: llvm
2404
2405     !foo =  metadata !{!4, !3}
2406
2407 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2408 function is using two metadata arguments:
2409
2410 .. code-block:: llvm
2411
2412     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2413
2414 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2415 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2416
2417 .. code-block:: llvm
2418
2419     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2420
2421 More information about specific metadata nodes recognized by the
2422 optimizers and code generator is found below.
2423
2424 '``tbaa``' Metadata
2425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2426
2427 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2428 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2429 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2430 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2431 custom alias analysis behavior for other languages.
2432
2433 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2434 to three fields, e.g.:
2435
2436 .. code-block:: llvm
2437
2438     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2439     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2440     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2441     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2442
2443 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2444 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2445 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2446 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2447 common names.
2448
2449 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2450 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2451 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2452 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2453 from multiple front-ends is handled conservatively.
2454
2455 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2456 indicates that the type is "constant" (meaning
2457 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2458 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2459
2460 '``tbaa.struct``' Metadata
2461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2462
2463 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2464 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2465 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2466 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2467 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2468 of the aggregate.
2469
2470 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2471 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2472
2473 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2474 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2475 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2476 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2477 its tbaa tag. e.g.:
2478
2479 .. code-block:: llvm
2480
2481     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2482
2483 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2484 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2485 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2486
2487 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2488 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2489 does not carry useful data and need not be preserved.
2490
2491 '``fpmath``' Metadata
2492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2493
2494 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2495 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2496 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2497 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2498 it. ULP is defined as follows:
2499
2500     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2501     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2502     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2503     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2504     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2505
2506 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2507 number representing the maximum relative error, for example:
2508
2509 .. code-block:: llvm
2510
2511     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2512
2513 '``range``' Metadata
2514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2515
2516 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2517 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2518 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2519 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2520 pair has the following properties:
2521
2522 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2523 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2524 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2525 -  The range is allowed to wrap.
2526 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2527    ``a!=b``.
2528
2529 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2530 they must be non-contiguous.
2531
2532 Examples:
2533
2534 .. code-block:: llvm
2535
2536       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2537       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2538       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2539       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2540     ...
2541     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2542     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2543     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2544     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2545
2546 '``llvm.loop``'
2547 ^^^^^^^^^^^^^^^
2548
2549 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2550 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2551 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2552 guaranteed to be separate for each loop. The loop-level metadata is prefixed
2553 with ``llvm.loop``.
2554
2555 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2556 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2557 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2558 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2559 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2560 constructs:
2561
2562 .. code-block:: llvm
2563
2564     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2565     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2566
2567
2568 '``llvm.loop.parallel``' Metadata
2569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2570
2571 This loop metadata can be used to communicate that a loop should be considered
2572 a parallel loop. The semantics of parallel loops in this case is the one
2573 with the strongest cross-iteration instruction ordering freedom: the
2574 iterations in the loop can be considered completely independent of each
2575 other (also known as embarrassingly parallel loops).
2576
2577 This metadata can originate from a programming language with parallel loop
2578 constructs. In such a case it is completely the programmer's responsibility
2579 to ensure the instructions from the different iterations of the loop can be
2580 executed in an arbitrary order, in parallel, or intertwined. No loop-carried
2581 dependency checking at all must be expected from the compiler.
2582
2583 In order to fulfill the LLVM requirement for metadata to be safely ignored,
2584 it is important to ensure that a parallel loop is converted to
2585 a sequential loop in case an optimization (agnostic of the parallel loop
2586 semantics) converts the loop back to such. This happens when new memory
2587 accesses that do not fulfill the requirement of free ordering across iterations
2588 are added to the loop. Therefore, this metadata is required, but not
2589 sufficient, to consider the loop at hand a parallel loop. For a loop
2590 to be parallel,  all its memory accessing instructions need to be
2591 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refer
2592 to the same loop identifier metadata that identify the loop at hand.
2593
2594 '``llvm.mem``'
2595 ^^^^^^^^^^^^^^^
2596
2597 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2598 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2599
2600 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2602
2603 For a loop to be parallel, in addition to using
2604 the ``llvm.loop.parallel`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2605 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2606 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2607 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2608 the loop, despite it possibly using the ``llvm.loop.parallel`` metadata,
2609 must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2610 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2611 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2612 body.
2613
2614 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2615 both ``llvm.loop.parallel`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2616 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2617
2618 .. code-block:: llvm
2619
2620    for.body:
2621    ...
2622    %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2623    ...
2624    store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2625    ...
2626    br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop.parallel !0
2627
2628    for.end:
2629    ...
2630    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2631
2632 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2633 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2634 the loop identifier metadata node directly:
2635
2636 .. code-block:: llvm
2637
2638    outer.for.body:
2639    ...
2640
2641    inner.for.body:
2642    ...
2643    %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2644    ...
2645    store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2646    ...
2647    br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop.parallel !1
2648
2649    inner.for.end:
2650    ...
2651    %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2652    ...
2653    store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2654    ...
2655    br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop.parallel !2
2656
2657    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2658    ...
2659    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of parallel loop identifiers
2660    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner parallel loop
2661    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer parallel loop
2662
2663
2664 Module Flags Metadata
2665 =====================
2666
2667 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2668 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2669 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2670 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2671 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2672 look it up.
2673
2674 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2675 Each triplet has the following form:
2676
2677 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2678    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2679    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2680    described below.
2681 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2682    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2683    including entries with the **Require** behavior).
2684 -  The third element is the value of the flag.
2685
2686 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2687 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2688 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2689 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2690 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2691 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2692
2693 The following behaviors are supported:
2694
2695 .. list-table::
2696    :header-rows: 1
2697    :widths: 10 90
2698
2699    * - Value
2700      - Behavior
2701
2702    * - 1
2703      - **Error**
2704            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2705            is that of the operands.
2706
2707    * - 2
2708      - **Warning**
2709            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2710            operand for the flag from the first module being linked.
2711
2712    * - 3
2713      - **Require**
2714            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2715            specified value after linking is performed. The value must be a
2716            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2717            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2718            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2719            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2720            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2721
2722    * - 4
2723      - **Override**
2724            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2725            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2726            differ, an error will be emitted.
2727
2728    * - 5
2729      - **Append**
2730            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2731
2732    * - 6
2733      - **AppendUnique**
2734            Appends the two values, which are required to be metadata
2735            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2736            during the append operation.
2737
2738 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2739 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2740 value) or **Override**.
2741
2742 An example of module flags:
2743
2744 .. code-block:: llvm
2745
2746     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2747     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2748     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2749     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2750       metadata !{
2751         metadata !"foo", i32 1
2752       }
2753     }
2754     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2755
2756 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2757    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2758    values are not equal.
2759
2760 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2761    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2762    '37'.
2763
2764 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2765    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2766    warning if their values are not equal.
2767
2768 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2769
2770    ::
2771
2772        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2773
2774    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2775    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2776    performed.
2777
2778 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2779 ----------------------------------------------------
2780
2781 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2782 collection in a special section called "image info". The metadata
2783 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2784 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2785 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2786 be merged rather than appended together.
2787
2788 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2789 following key-value pairs:
2790
2791 .. list-table::
2792    :header-rows: 1
2793    :widths: 30 70
2794
2795    * - Key
2796      - Value
2797
2798    * - ``Objective-C Version``
2799      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2800
2801    * - ``Objective-C Image Info Version``
2802      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2803        always 0.
2804
2805    * - ``Objective-C Image Info Section``
2806      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2807        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2808        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2809        Objective-C ABI version 2.
2810
2811    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2812      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2813        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2814        collection supported.
2815
2816    * - ``Objective-C GC Only``
2817      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2818        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2819        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2820
2821 Some important flag interactions:
2822
2823 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2824    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2825    2, then the resulting module has the
2826    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2827 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2828    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2829
2830 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2831 --------------------------------------------
2832
2833 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2834 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2835 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2836 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2837
2838 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2839 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2840 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2841 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2842 list of metadata strings defining linker options.
2843
2844 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2845 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2846 framework::
2847
2848     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
2849        metadata !{
2850           metadata !{ metadata !"-lz" },
2851           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2852     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2853
2854 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2855 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2856 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2857 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2858 assembly writer or object file emitter.
2859
2860 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2861 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2862 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2863
2864 Intrinsic Global Variables
2865 ==========================
2866
2867 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2868 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2869 All globals of this sort should have a section specified as
2870 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2871 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2872
2873 The '``llvm.used``' Global Variable
2874 -----------------------------------
2875
2876 The ``@llvm.used`` global is an array which has
2877  :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2878 pointers to global variables, functions and aliases which may optionally have a
2879 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2880 use of it is:
2881
2882 .. code-block:: llvm
2883
2884     @X = global i8 4
2885     @Y = global i32 123
2886
2887     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2888        i8* @X,
2889        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2890     ], section "llvm.metadata"
2891
2892 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
2893 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
2894 symbol that it cannot see. For example, if a variable has internal linkage and
2895 no references other than that from the ``@llvm.used`` list, it cannot be
2896 deleted. This is commonly used to represent references from inline asms and
2897 other things the compiler cannot "see", and corresponds to
2898 "``attribute((used))``" in GNU C.
2899
2900 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2901 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2902 molesting the symbol.
2903
2904 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2905 --------------------------------------------
2906
2907 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2908 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2909 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2910 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2911 by ``@llvm.used``.
2912
2913 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2914 and should not be exposed to source languages.
2915
2916 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2917 -------------------------------------------
2918
2919 .. code-block:: llvm
2920
2921     %0 = type { i32, void ()* }
2922     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2923
2924 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2925 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2926 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2927 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2928 is not defined.
2929
2930 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2931 -------------------------------------------
2932
2933 .. code-block:: llvm
2934
2935     %0 = type { i32, void ()* }
2936     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2937
2938 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2939 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2940 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2941 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2942 defined.
2943
2944 Instruction Reference
2945 =====================
2946
2947 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2948 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2949 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2950 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2951 :ref:`other instructions <otherops>`.
2952
2953 .. _terminators:
2954
2955 Terminator Instructions
2956 -----------------------
2957
2958 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2959 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2960 block should be executed after the current block is finished. These
2961 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2962 control flow, not values (the one exception being the
2963 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2964
2965 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2966 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2967 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2968 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2969
2970 .. _i_ret:
2971
2972 '``ret``' Instruction
2973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2974
2975 Syntax:
2976 """""""
2977
2978 ::
2979
2980       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2981       ret void                 ; Return from void function
2982
2983 Overview:
2984 """""""""
2985
2986 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2987 a value) from a function back to the caller.
2988
2989 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2990 value and then causes control flow, and one that just causes control
2991 flow to occur.
2992
2993 Arguments:
2994 """"""""""
2995
2996 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2997 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2998 class <t_firstclass>`' type.
2999
3000 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3001 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3002 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3003 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3004 value.
3005
3006 Semantics:
3007 """"""""""
3008
3009 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3010 the calling function's context. If the caller is a
3011 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3012 instruction after the call. If the caller was an
3013 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3014 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3015 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3016 value.
3017
3018 Example:
3019 """"""""
3020
3021 .. code-block:: llvm
3022
3023       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3024       ret void                        ; Return from a void function
3025       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3026
3027 .. _i_br:
3028
3029 '``br``' Instruction
3030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3031
3032 Syntax:
3033 """""""
3034
3035 ::
3036
3037       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3038       br label <dest>          ; Unconditional branch
3039
3040 Overview:
3041 """""""""
3042
3043 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3044 different basic block in the current function. There are two forms of
3045 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3046 unconditional branch.
3047
3048 Arguments:
3049 """"""""""
3050
3051 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3052 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3053 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3054
3055 Semantics:
3056 """"""""""
3057
3058 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3059 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3060 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3061 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3062
3063 Example:
3064 """"""""
3065
3066 .. code-block:: llvm
3067
3068     Test:
3069       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3070       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3071     IfEqual:
3072       ret i32 1
3073     IfUnequal:
3074       ret i32 0
3075
3076 .. _i_switch:
3077
3078 '``switch``' Instruction
3079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3080
3081 Syntax:
3082 """""""
3083
3084 ::
3085
3086       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3087
3088 Overview:
3089 """""""""
3090
3091 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3092 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3093 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3094 destinations.
3095
3096 Arguments:
3097 """"""""""
3098
3099 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3100 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3101 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3102 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3103
3104 Semantics:
3105 """"""""""
3106
3107 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3108 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3109 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3110 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3111 to the default destination.
3112
3113 Implementation:
3114 """""""""""""""
3115
3116 Depending on properties of the target machine and the particular
3117 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3118 different ways. For example, it could be generated as a series of
3119 chained conditional branches or with a lookup table.
3120
3121 Example:
3122 """"""""
3123
3124 .. code-block:: llvm
3125
3126      ; Emulate a conditional br instruction
3127      %Val = zext i1 %value to i32
3128      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3129
3130      ; Emulate an unconditional br instruction
3131      switch i32 0, label %dest [ ]
3132
3133      ; Implement a jump table:
3134      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3135                                          i32 1, label %onone
3136                                          i32 2, label %ontwo ]
3137
3138 .. _i_indirectbr:
3139
3140 '``indirectbr``' Instruction
3141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3142
3143 Syntax:
3144 """""""
3145
3146 ::
3147
3148       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3149
3150 Overview:
3151 """""""""
3152
3153 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3154 label within the current function, whose address is specified by
3155 "``address``". Address must be derived from a
3156 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3157
3158 Arguments:
3159 """"""""""
3160
3161 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3162 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3163 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3164 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3165
3166 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3167 accurate understanding of the CFG.
3168
3169 Semantics:
3170 """"""""""
3171
3172 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3173 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3174 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3175 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3176
3177 Implementation:
3178 """""""""""""""
3179
3180 This is typically implemented with a jump through a register.
3181
3182 Example:
3183 """"""""
3184
3185 .. code-block:: llvm
3186
3187      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3188
3189 .. _i_invoke:
3190
3191 '``invoke``' Instruction
3192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3193
3194 Syntax:
3195 """""""
3196
3197 ::
3198
3199       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3200                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3201
3202 Overview:
3203 """""""""
3204
3205 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3206 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3207 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3208 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3209 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3210 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3211 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3212 nearest "exception" label.
3213
3214 The '``exception``' label is a `landing
3215 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3216 '``exception``' label is required to have the
3217 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3218 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3219 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3220 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3221 instruction, so that the important information contained within the
3222 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3223
3224 Arguments:
3225 """"""""""
3226
3227 This instruction requires several arguments:
3228
3229 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3230    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3231    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3232 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3233    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3234    are valid here.
3235 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3236    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3237    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3238    branching off an arbitrary pointer to function value.
3239 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3240    function to be invoked.
3241 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3242    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3243    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3244    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3245    extra arguments can be specified.
3246 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3247    executes a '``ret``' instruction.
3248 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3249    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3250    mechanism.
3251 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3252    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3253    attributes are valid here.
3254
3255 Semantics:
3256 """"""""""
3257
3258 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3259 instruction in most regards. The primary difference is that it
3260 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3261 library to unwind the stack.
3262
3263 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3264 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3265 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3266 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3267
3268 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3269 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3270 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3271 return value is available.
3272
3273 Example:
3274 """"""""
3275
3276 .. code-block:: llvm
3277
3278       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3279                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3280       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3281                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3282
3283 .. _i_resume:
3284
3285 '``resume``' Instruction
3286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3287
3288 Syntax:
3289 """""""
3290
3291 ::
3292
3293       resume <type> <value>
3294
3295 Overview:
3296 """""""""
3297
3298 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3299 successors.
3300
3301 Arguments:
3302 """"""""""
3303
3304 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3305 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3306 function.
3307
3308 Semantics:
3309 """"""""""
3310
3311 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3312 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3313 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3314
3315 Example:
3316 """"""""
3317
3318 .. code-block:: llvm
3319
3320       resume { i8*, i32 } %exn
3321
3322 .. _i_unreachable:
3323
3324 '``unreachable``' Instruction
3325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3326
3327 Syntax:
3328 """""""
3329
3330 ::
3331
3332       unreachable
3333
3334 Overview:
3335 """""""""
3336
3337 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3338 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3339 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3340 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3341
3342 Semantics:
3343 """"""""""
3344
3345 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3346
3347 .. _binaryops:
3348
3349 Binary Operations
3350 -----------------
3351
3352 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3353 They require two operands of the same type, execute an operation on
3354 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3355 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3356 result value has the same type as its operands.
3357
3358 There are several different binary operators:
3359
3360 .. _i_add:
3361
3362 '``add``' Instruction
3363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3364
3365 Syntax:
3366 """""""
3367
3368 ::
3369
3370       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3371       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3372       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3373       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3374
3375 Overview:
3376 """""""""
3377
3378 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3379
3380 Arguments:
3381 """"""""""
3382
3383 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3384 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3385 arguments must have identical types.
3386
3387 Semantics:
3388 """"""""""
3389
3390 The value produced is the integer sum of the two operands.
3391
3392 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3393 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3394 the result.
3395
3396 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3397 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3398
3399 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3400 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3401 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3402 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3403
3404 Example:
3405 """"""""
3406
3407 .. code-block:: llvm
3408
3409       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3410
3411 .. _i_fadd:
3412
3413 '``fadd``' Instruction
3414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3415
3416 Syntax:
3417 """""""
3418
3419 ::
3420
3421       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3422
3423 Overview:
3424 """""""""
3425
3426 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3427
3428 Arguments:
3429 """"""""""
3430
3431 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3432 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3433 Both arguments must have identical types.
3434
3435 Semantics:
3436 """"""""""
3437
3438 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3439 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3440 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3441 optimizations:
3442
3443 Example:
3444 """"""""
3445
3446 .. code-block:: llvm
3447
3448       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3449
3450 '``sub``' Instruction
3451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3452
3453 Syntax:
3454 """""""
3455
3456 ::
3457
3458       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3459       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3460       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3461       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3462
3463 Overview:
3464 """""""""
3465
3466 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3467
3468 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3469 instruction present in most other intermediate representations.
3470
3471 Arguments:
3472 """"""""""
3473
3474 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3475 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3476 arguments must have identical types.
3477
3478 Semantics:
3479 """"""""""
3480
3481 The value produced is the integer difference of the two operands.
3482
3483 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3484 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3485 the result.
3486
3487 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3488 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3489
3490 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3491 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3492 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3493 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3494
3495 Example:
3496 """"""""
3497
3498 .. code-block:: llvm
3499
3500       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3501       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3502
3503 .. _i_fsub:
3504
3505 '``fsub``' Instruction
3506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3507
3508 Syntax:
3509 """""""
3510
3511 ::
3512
3513       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3514
3515 Overview:
3516 """""""""
3517
3518 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3519
3520 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3521 instruction present in most other intermediate representations.
3522
3523 Arguments:
3524 """"""""""
3525
3526 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3527 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3528 Both arguments must have identical types.
3529
3530 Semantics:
3531 """"""""""
3532
3533 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3534 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3535 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3536 unsafe floating point optimizations:
3537
3538 Example:
3539 """"""""
3540
3541 .. code-block:: llvm
3542
3543       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3544       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3545
3546 '``mul``' Instruction
3547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3548
3549 Syntax:
3550 """""""
3551
3552 ::
3553
3554       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3555       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3556       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3557       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3558
3559 Overview:
3560 """""""""
3561
3562 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3563
3564 Arguments:
3565 """"""""""
3566
3567 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3568 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3569 arguments must have identical types.
3570
3571 Semantics:
3572 """"""""""
3573
3574 The value produced is the integer product of the two operands.
3575
3576 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3577 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3578 bit width of the result.
3579
3580 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3581 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3582 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3583 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3584 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3585 product.
3586
3587 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3588 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3589 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3590 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3591
3592 Example:
3593 """"""""
3594
3595 .. code-block:: llvm
3596
3597       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3598
3599 .. _i_fmul:
3600
3601 '``fmul``' Instruction
3602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3603
3604 Syntax:
3605 """""""
3606
3607 ::
3608
3609       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3610
3611 Overview:
3612 """""""""
3613
3614 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3615
3616 Arguments:
3617 """"""""""
3618
3619 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3620 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3621 Both arguments must have identical types.
3622
3623 Semantics:
3624 """"""""""
3625
3626 The value produced is the floating point product of the two operands.
3627 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3628 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3629 unsafe floating point optimizations:
3630
3631 Example:
3632 """"""""
3633
3634 .. code-block:: llvm
3635
3636       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3637
3638 '``udiv``' Instruction
3639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3640
3641 Syntax:
3642 """""""
3643
3644 ::
3645
3646       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3647       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3648
3649 Overview:
3650 """""""""
3651
3652 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3653
3654 Arguments:
3655 """"""""""
3656
3657 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3658 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3659 arguments must have identical types.
3660
3661 Semantics:
3662 """"""""""
3663
3664 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3665
3666 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3667 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3668
3669 Division by zero leads to undefined behavior.
3670
3671 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3672 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3673 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3674
3675 Example:
3676 """"""""
3677
3678 .. code-block:: llvm
3679
3680       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3681
3682 '``sdiv``' Instruction
3683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3684
3685 Syntax:
3686 """""""
3687
3688 ::
3689
3690       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3691       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3692
3693 Overview:
3694 """""""""
3695
3696 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3697
3698 Arguments:
3699 """"""""""
3700
3701 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3702 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3703 arguments must have identical types.
3704
3705 Semantics:
3706 """"""""""
3707
3708 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3709 rounded towards zero.
3710
3711 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3712 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3713
3714 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3715 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3716 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3717
3718 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3719 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3720
3721 Example:
3722 """"""""
3723
3724 .. code-block:: llvm
3725
3726       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3727
3728 .. _i_fdiv:
3729
3730 '``fdiv``' Instruction
3731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3732
3733 Syntax:
3734 """""""
3735
3736 ::
3737
3738       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3739
3740 Overview:
3741 """""""""
3742
3743 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3744
3745 Arguments:
3746 """"""""""
3747
3748 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3749 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3750 Both arguments must have identical types.
3751
3752 Semantics:
3753 """"""""""
3754
3755 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3756 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3757 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3758 unsafe floating point optimizations:
3759
3760 Example:
3761 """"""""
3762
3763 .. code-block:: llvm
3764
3765       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3766
3767 '``urem``' Instruction
3768 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3769
3770 Syntax:
3771 """""""
3772
3773 ::
3774
3775       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3776
3777 Overview:
3778 """""""""
3779
3780 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3781 division of its two arguments.
3782
3783 Arguments:
3784 """"""""""
3785
3786 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3787 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3788 arguments must have identical types.
3789
3790 Semantics:
3791 """"""""""
3792
3793 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3794 This instruction always performs an unsigned division to get the
3795 remainder.
3796
3797 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3798 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3799
3800 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3801
3802 Example:
3803 """"""""
3804
3805 .. code-block:: llvm
3806
3807       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3808
3809 '``srem``' Instruction
3810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3811
3812 Syntax:
3813 """""""
3814
3815 ::
3816
3817       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3818
3819 Overview:
3820 """""""""
3821
3822 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3823 division of its two operands. This instruction can also take
3824 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3825 must be integers.
3826
3827 Arguments:
3828 """"""""""
3829
3830 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3831 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3832 arguments must have identical types.
3833
3834 Semantics:
3835 """"""""""
3836
3837 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3838 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3839 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3840 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3841 difference, see `The Math
3842 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3843 table of how this is implemented in various languages, please see
3844 `Wikipedia: modulo
3845 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3846
3847 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3848 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3849
3850 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3851 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3852 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3853 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3854 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3855 result of the division and the remainder.)
3856
3857 Example:
3858 """"""""
3859
3860 .. code-block:: llvm
3861
3862       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3863
3864 .. _i_frem:
3865
3866 '``frem``' Instruction
3867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3868
3869 Syntax:
3870 """""""
3871
3872 ::
3873
3874       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3875
3876 Overview:
3877 """""""""
3878
3879 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3880 its two operands.
3881
3882 Arguments:
3883 """"""""""
3884
3885 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3886 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3887 Both arguments must have identical types.
3888
3889 Semantics:
3890 """"""""""
3891
3892 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3893 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3894 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3895 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3896
3897 Example:
3898 """"""""
3899
3900 .. code-block:: llvm
3901
3902       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3903
3904 .. _bitwiseops:
3905
3906 Bitwise Binary Operations
3907 -------------------------
3908
3909 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3910 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3911 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3912 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3913 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3914
3915 '``shl``' Instruction
3916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3917
3918 Syntax:
3919 """""""
3920
3921 ::
3922
3923       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3924       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3925       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3926       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3927
3928 Overview:
3929 """""""""
3930
3931 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3932 a specified number of bits.
3933
3934 Arguments:
3935 """"""""""
3936
3937 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3938 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3939 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3940
3941 Semantics:
3942 """"""""""
3943
3944 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3945 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3946 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3947 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3948 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3949 in ``op2``.
3950
3951 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3952 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3953 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3954 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3955 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3956 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3957 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3958
3959 Example:
3960 """"""""
3961
3962 .. code-block:: llvm
3963
3964       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3965       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3966       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3967       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3968       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3969
3970 '``lshr``' Instruction
3971 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3972
3973 Syntax:
3974 """""""
3975
3976 ::
3977
3978       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3979       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3980
3981 Overview:
3982 """""""""
3983
3984 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3985 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3986
3987 Arguments:
3988 """"""""""
3989
3990 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3991 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3992 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3993
3994 Semantics:
3995 """"""""""
3996
3997 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3998 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3999 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4000 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4001 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4002 corresponding shift amount in ``op2``.
4003
4004 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4005 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4006 non-zero.
4007
4008 Example:
4009 """"""""
4010
4011 .. code-block:: llvm
4012
4013       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4014       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4015       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4016       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4017       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4018       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4019
4020 '``ashr``' Instruction
4021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4022
4023 Syntax:
4024 """""""
4025
4026 ::
4027
4028       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4029       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4030
4031 Overview:
4032 """""""""
4033
4034 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4035 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4036 extension.
4037
4038 Arguments:
4039 """"""""""
4040
4041 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4042 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4043 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4044
4045 Semantics:
4046 """"""""""
4047
4048 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4049 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4050 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4051 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4052 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4053 corresponding shift amount in ``op2``.
4054
4055 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4056 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4057 non-zero.
4058
4059 Example:
4060 """"""""
4061
4062 .. code-block:: llvm
4063
4064       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4065       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4066       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4067       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4068       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4069       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4070
4071 '``and``' Instruction
4072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4073
4074 Syntax:
4075 """""""
4076
4077 ::
4078
4079       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4080
4081 Overview:
4082 """""""""
4083
4084 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4085 operands.
4086
4087 Arguments:
4088 """"""""""
4089
4090 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4091 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4092 arguments must have identical types.
4093
4094 Semantics:
4095 """"""""""
4096
4097 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4098
4099 +-----+-----+-----+
4100 | In0 | In1 | Out |
4101 +-----+-----+-----+
4102 |   0 |   0 |   0 |
4103 +-----+-----+-----+
4104 |   0 |   1 |   0 |
4105 +-----+-----+-----+
4106 |   1 |   0 |   0 |
4107 +-----+-----+-----+
4108 |   1 |   1 |   1 |
4109 +-----+-----+-----+
4110
4111 Example:
4112 """"""""
4113
4114 .. code-block:: llvm
4115
4116       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4117       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4118       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4119
4120 '``or``' Instruction
4121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4122
4123 Syntax:
4124 """""""
4125
4126 ::
4127
4128       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4129
4130 Overview:
4131 """""""""
4132
4133 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4134 two operands.
4135
4136 Arguments:
4137 """"""""""
4138
4139 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4140 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4141 arguments must have identical types.
4142
4143 Semantics:
4144 """"""""""
4145
4146 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4147
4148 +-----+-----+-----+
4149 | In0 | In1 | Out |
4150 +-----+-----+-----+
4151 |   0 |   0 |   0 |
4152 +-----+-----+-----+
4153 |   0 |   1 |   1 |
4154 +-----+-----+-----+
4155 |   1 |   0 |   1 |
4156 +-----+-----+-----+
4157 |   1 |   1 |   1 |
4158 +-----+-----+-----+
4159
4160 Example:
4161 """"""""
4162
4163 ::
4164
4165       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4166       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4167       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4168
4169 '``xor``' Instruction
4170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4171
4172 Syntax:
4173 """""""
4174
4175 ::
4176
4177       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4178
4179 Overview:
4180 """""""""
4181
4182 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4183 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4184 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4185
4186 Arguments:
4187 """"""""""
4188
4189 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4190 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4191 arguments must have identical types.
4192
4193 Semantics:
4194 """"""""""
4195
4196 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4197
4198 +-----+-----+-----+
4199 | In0 | In1 | Out |
4200 +-----+-----+-----+
4201 |   0 |   0 |   0 |
4202 +-----+-----+-----+
4203 |   0 |   1 |   1 |
4204 +-----+-----+-----+
4205 |   1 |   0 |   1 |
4206 +-----+-----+-----+
4207 |   1 |   1 |   0 |
4208 +-----+-----+-----+
4209
4210 Example:
4211 """"""""
4212
4213 .. code-block:: llvm
4214
4215       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4216       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4217       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4218       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4219
4220 Vector Operations
4221 -----------------
4222
4223 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4224 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4225 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4226 While LLVM does directly support these vector operations, many
4227 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4228 take full advantage of a specific target.
4229
4230 .. _i_extractelement:
4231
4232 '``extractelement``' Instruction
4233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4234
4235 Syntax:
4236 """""""
4237
4238 ::
4239
4240       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4241
4242 Overview:
4243 """""""""
4244
4245 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4246 from a vector at a specified index.
4247
4248 Arguments:
4249 """"""""""
4250
4251 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4252 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4253 the position from which to extract the element. The index may be a
4254 variable.
4255
4256 Semantics:
4257 """"""""""
4258
4259 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4260 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4261 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4262
4263 Example:
4264 """"""""
4265
4266 .. code-block:: llvm
4267
4268       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4269
4270 .. _i_insertelement:
4271
4272 '``insertelement``' Instruction
4273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4274
4275 Syntax:
4276 """""""
4277
4278 ::
4279
4280       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4281
4282 Overview:
4283 """""""""
4284
4285 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4286 vector at a specified index.
4287
4288 Arguments:
4289 """"""""""
4290
4291 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4292 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4293 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4294 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4295 index may be a variable.
4296
4297 Semantics:
4298 """"""""""
4299
4300 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4301 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4302 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4303 undefined.
4304
4305 Example:
4306 """"""""
4307
4308 .. code-block:: llvm
4309
4310       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4311
4312 .. _i_shufflevector:
4313
4314 '``shufflevector``' Instruction
4315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4316
4317 Syntax:
4318 """""""
4319
4320 ::
4321
4322       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4323
4324 Overview:
4325 """""""""
4326
4327 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4328 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4329 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4330
4331 Arguments:
4332 """"""""""
4333
4334 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4335 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4336 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4337 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4338 same as the element type of the first two operands.
4339
4340 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4341 constant integer or undef values.
4342
4343 Semantics:
4344 """"""""""
4345
4346 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4347 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4348 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4349 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4350 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4351 only one vector.
4352
4353 Example:
4354 """"""""
4355
4356 .. code-block:: llvm
4357
4358       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4359                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4360       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4361                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4362       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4363                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4364       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4365                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4366
4367 Aggregate Operations
4368 --------------------
4369
4370 LLVM supports several instructions for working with
4371 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4372
4373 .. _i_extractvalue:
4374
4375 '``extractvalue``' Instruction
4376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4377
4378 Syntax:
4379 """""""
4380
4381 ::
4382
4383       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4384
4385 Overview:
4386 """""""""
4387
4388 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4389 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4390
4391 Arguments:
4392 """"""""""
4393
4394 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4395 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4396 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4397 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4398
4399 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4400
4401 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4402    omitted and assumed to be zero.
4403 -  At least one index must be specified.
4404 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4405
4406 Semantics:
4407 """"""""""
4408
4409 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4410 the index operands.
4411
4412 Example:
4413 """"""""
4414
4415 .. code-block:: llvm
4416
4417       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4418
4419 .. _i_insertvalue:
4420
4421 '``insertvalue``' Instruction
4422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4423
4424 Syntax:
4425 """""""
4426
4427 ::
4428
4429       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4430
4431 Overview:
4432 """""""""
4433
4434 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4435 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4436
4437 Arguments:
4438 """"""""""
4439
4440 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4441 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4442 a first-class value to insert. The following operands are constant
4443 indices indicating the position at which to insert the value in a
4444 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4445 to insert must have the same type as the value identified by the
4446 indices.
4447
4448 Semantics:
4449 """"""""""
4450
4451 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4452 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4453 indices is that of ``elt``.
4454
4455 Example:
4456 """"""""
4457
4458 .. code-block:: llvm
4459
4460       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4461       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4462       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4463
4464 .. _memoryops:
4465
4466 Memory Access and Addressing Operations
4467 ---------------------------------------
4468
4469 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4470 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4471 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4472 memory in LLVM.
4473
4474 .. _i_alloca:
4475
4476 '``alloca``' Instruction
4477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4478
4479 Syntax:
4480 """""""
4481
4482 ::
4483
4484       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4485
4486 Overview:
4487 """""""""
4488
4489 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4490 currently executing function, to be automatically released when this
4491 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4492 generic address space (address space zero).
4493
4494 Arguments:
4495 """"""""""
4496
4497 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4498 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4499 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4500 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4501 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4502 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4503 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4504 any convenient boundary compatible with the type.
4505
4506 '``type``' may be any sized type.
4507
4508 Semantics:
4509 """"""""""
4510
4511 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4512 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4513 memory is automatically released when the function returns. The
4514 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4515 variables that must have an address available. When the function returns
4516 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4517 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4518 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4519 is not specified.
4520
4521 Example:
4522 """"""""
4523
4524 .. code-block:: llvm
4525
4526       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4527       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4528       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4529       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4530
4531 .. _i_load:
4532
4533 '``load``' Instruction
4534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4535
4536 Syntax:
4537 """""""
4538
4539 ::
4540
4541       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4542       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4543       !<index> = !{ i32 1 }
4544
4545 Overview:
4546 """""""""
4547
4548 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4549
4550 Arguments:
4551 """"""""""
4552
4553 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4554 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4555 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4556 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4557 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4558 operations <volatile>`.
4559
4560 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4561 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4562 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4563 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4564 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4565 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4566 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4567 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4568 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4569 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4570 any defined semantics for atomic loads.
4571
4572 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4573 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4574 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4575 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4576 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4577 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4578 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4579
4580 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4581 metatadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4582 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4583 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4584 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4585 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4586 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4587
4588 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4589 metatadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4590 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4591 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4592 address points to memory which does not change value during program
4593 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4594 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4595
4596 Semantics:
4597 """"""""""
4598
4599 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4600 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4601 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4602 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4603 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4604 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4605 written using a store of the same type.
4606
4607 Examples:
4608 """""""""
4609
4610 .. code-block:: llvm
4611
4612       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4613       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4614       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4615
4616 .. _i_store:
4617
4618 '``store``' Instruction
4619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4620
4621 Syntax:
4622 """""""
4623
4624 ::
4625
4626       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4627       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4628
4629 Overview:
4630 """""""""
4631
4632 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4633
4634 Arguments:
4635 """"""""""
4636
4637 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4638 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4639 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4640 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4641 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4642 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4643 operations <volatile>`.
4644
4645 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4646 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4647 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4648 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4649 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4650 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4651 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4652 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4653 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4654 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4655 have any defined semantics for atomic stores.
4656
4657 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4658 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4659 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4660 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4661 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4662 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4663 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4664 safe.
4665
4666 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metatadata
4667 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4668 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metatadata on the instruction
4669 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4670 be reused in the cache. The code generator may select special
4671 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4672 x86.
4673
4674 Semantics:
4675 """"""""""
4676
4677 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4678 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4679 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4680 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4681 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4682 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4683 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4684 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4685
4686 Example:
4687 """"""""
4688
4689 .. code-block:: llvm
4690
4691       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4692       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4693       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4694
4695 .. _i_fence:
4696
4697 '``fence``' Instruction
4698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4699
4700 Syntax:
4701 """""""
4702
4703 ::
4704
4705       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4706
4707 Overview:
4708 """""""""
4709
4710 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4711 between operations.
4712
4713 Arguments:
4714 """"""""""
4715
4716 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4717 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4718 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4719
4720 Semantics:
4721 """"""""""
4722
4723 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4724 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4725 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4726 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4727 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4728 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4729 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4730 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4731 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4732 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4733 *happens-before* edge.
4734
4735 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4736 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4737 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4738
4739 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4740 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4741 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4742
4743 Example:
4744 """"""""
4745
4746 .. code-block:: llvm
4747
4748       fence acquire                          ; yields {void}
4749       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4750
4751 .. _i_cmpxchg:
4752
4753 '``cmpxchg``' Instruction
4754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4755
4756 Syntax:
4757 """""""
4758
4759 ::
4760
4761       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4762
4763 Overview:
4764 """""""""
4765
4766 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4767 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4768 equal, it stores a new value into the memory.
4769
4770 Arguments:
4771 """"""""""
4772
4773 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4774 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4775 address, and a new value to place at that address if the compared values
4776 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4777 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4778 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4779 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4780 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4781 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4782 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4783
4784 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4785 synchronizes with other atomic operations.
4786
4787 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4788 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4789 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4790 respect to all other code in the system.
4791
4792 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4793 equal to the size in memory of the operand.
4794
4795 Semantics:
4796 """"""""""
4797
4798 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4799 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4800 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4801 returned.
4802
4803 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4804 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4805 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4806 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4807
4808 Example:
4809 """"""""
4810
4811 .. code-block:: llvm
4812
4813     entry:
4814       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4815       br label %loop
4816
4817     loop:
4818       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4819       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4820       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4821       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4822       br i1 %success, label %done, label %loop
4823
4824     done:
4825       ...
4826
4827 .. _i_atomicrmw:
4828
4829 '``atomicrmw``' Instruction
4830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4831
4832 Syntax:
4833 """""""
4834
4835 ::
4836
4837       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4838
4839 Overview:
4840 """""""""
4841
4842 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4843
4844 Arguments:
4845 """"""""""
4846
4847 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4848 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4849 operation. The operation must be one of the following keywords:
4850
4851 -  xchg
4852 -  add
4853 -  sub
4854 -  and
4855 -  nand
4856 -  or
4857 -  xor
4858 -  max
4859 -  min
4860 -  umax
4861 -  umin
4862
4863 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4864 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4865 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4866 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4867 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4868 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4869 operations <volatile>`.
4870
4871 Semantics:
4872 """"""""""
4873
4874 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4875 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4876 value at the location is returned. The modification is specified by the
4877 operation argument:
4878
4879 -  xchg: ``*ptr = val``
4880 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4881 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4882 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4883 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4884 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4885 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4886 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4887 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4888 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4889    comparison)
4890 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4891    comparison)
4892
4893 Example:
4894 """"""""
4895
4896 .. code-block:: llvm
4897
4898       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4899
4900 .. _i_getelementptr:
4901
4902 '``getelementptr``' Instruction
4903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4904
4905 Syntax:
4906 """""""
4907
4908 ::
4909
4910       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4911       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4912       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4913
4914 Overview:
4915 """""""""
4916
4917 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4918 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4919 address calculation only and does not access memory.
4920
4921 Arguments:
4922 """"""""""
4923
4924 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4925 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4926 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4927 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4928 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4929 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4930 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4931 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4932 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4933 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4934 would require loading the pointer before continuing calculation.
4935
4936 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4937 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4938 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4939 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4940 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4941 required to be constant. These integers are treated as signed values
4942 where relevant.
4943
4944 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4945 to LLVM:
4946
4947 .. code-block:: c
4948
4949     struct RT {
4950       char A;
4951       int B[10][20];
4952       char C;
4953     };
4954     struct ST {
4955       int X;
4956       double Y;
4957       struct RT Z;
4958     };
4959
4960     int *foo(struct ST *s) {
4961       return &s[1].Z.B[5][13];
4962     }
4963
4964 The LLVM code generated by Clang is:
4965
4966 .. code-block:: llvm
4967
4968     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4969     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4970
4971     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4972     entry:
4973       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4974       ret i32* %arrayidx
4975     }
4976
4977 Semantics:
4978 """"""""""
4979
4980 In the example above, the first index is indexing into the
4981 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4982 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4983 indexes into the third element of the structure, yielding a
4984 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4985 structure. The third index indexes into the second element of the
4986 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4987 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4988 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4989 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4990
4991 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4992 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4993 for the given testcase is equivalent to:
4994
4995 .. code-block:: llvm
4996
4997     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4998       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4999       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5000       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5001       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5002       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5003       ret i32* %t5
5004     }
5005
5006 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5007 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5008 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5009 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5010 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5011 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5012 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5013 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5014 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5015 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5016
5017 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5018 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5019 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5020 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5021 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5022 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5023 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5024 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5025 information.
5026
5027 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5028 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5029
5030 Example:
5031 """"""""
5032
5033 .. code-block:: llvm
5034
5035         ; yields [12 x i8]*:aptr
5036         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5037         ; yields i8*:vptr
5038         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5039         ; yields i8*:eptr
5040         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5041         ; yields i32*:iptr
5042         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5043
5044 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5045 must be a vector with the same number of elements. For example:
5046
5047 .. code-block:: llvm
5048
5049      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5050
5051 Conversion Operations
5052 ---------------------
5053
5054 The instructions in this category are the conversion instructions
5055 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5056 various bit conversions on the operand.
5057
5058 '``trunc .. to``' Instruction
5059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5060
5061 Syntax:
5062 """""""
5063
5064 ::
5065
5066       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5067
5068 Overview:
5069 """""""""
5070
5071 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5072
5073 Arguments:
5074 """"""""""
5075
5076 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5077 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5078 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5079 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5080 types are not allowed.
5081
5082 Semantics:
5083 """"""""""
5084
5085 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5086 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5087 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5088 It will always truncate bits.
5089
5090 Example:
5091 """"""""
5092
5093 .. code-block:: llvm
5094
5095       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5096       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5097       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5098       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5099
5100 '``zext .. to``' Instruction
5101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5102
5103 Syntax:
5104 """""""
5105
5106 ::
5107
5108       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5109
5110 Overview:
5111 """""""""
5112
5113 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5114
5115 Arguments:
5116 """"""""""
5117
5118 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5119 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5120 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5121 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5122
5123 Semantics:
5124 """"""""""
5125
5126 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5127 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5128
5129 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5130
5131 Example:
5132 """"""""
5133
5134 .. code-block:: llvm
5135
5136       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5137       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5138       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5139
5140 '``sext .. to``' Instruction
5141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5142
5143 Syntax:
5144 """""""
5145
5146 ::
5147
5148       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5149
5150 Overview:
5151 """""""""
5152
5153 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5154
5155 Arguments:
5156 """"""""""
5157
5158 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5159 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5160 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5161 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5162
5163 Semantics:
5164 """"""""""
5165
5166 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5167 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5168 of the type ``ty2``.
5169
5170 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5171
5172 Example:
5173 """"""""
5174
5175 .. code-block:: llvm
5176
5177       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5178       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5179       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5180
5181 '``fptrunc .. to``' Instruction
5182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5183
5184 Syntax:
5185 """""""
5186
5187 ::
5188
5189       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5190
5191 Overview:
5192 """""""""
5193
5194 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5195
5196 Arguments:
5197 """"""""""
5198
5199 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5200 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5201 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5202 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5203
5204 Semantics:
5205 """"""""""
5206
5207 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5208 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5209 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5210 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5211
5212 Example:
5213 """"""""
5214
5215 .. code-block:: llvm
5216
5217       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5218       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5219
5220 '``fpext .. to``' Instruction
5221 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5222
5223 Syntax:
5224 """""""
5225
5226 ::
5227
5228       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5229
5230 Overview:
5231 """""""""
5232
5233 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5234 point value.
5235
5236 Arguments:
5237 """"""""""
5238
5239 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5240 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5241 to. The source type must be smaller than the destination type.
5242
5243 Semantics:
5244 """"""""""
5245
5246 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5247 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5248 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5249 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5250 *no-op cast* for a floating point cast.
5251
5252 Example:
5253 """"""""
5254
5255 .. code-block:: llvm
5256
5257       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5258       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5259
5260 '``fptoui .. to``' Instruction
5261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5262
5263 Syntax:
5264 """""""
5265
5266 ::
5267
5268       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5269
5270 Overview:
5271 """""""""
5272
5273 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5274 integer equivalent of type ``ty2``.
5275
5276 Arguments:
5277 """"""""""
5278
5279 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5280 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5281 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5282 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5283 type with the same number of elements as ``ty``
5284
5285 Semantics:
5286 """"""""""
5287
5288 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5289 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5290 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5291 are undefined.
5292
5293 Example:
5294 """"""""
5295
5296 .. code-block:: llvm
5297
5298       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5299       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5300       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5301
5302 '``fptosi .. to``' Instruction
5303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5304
5305 Syntax:
5306 """""""
5307
5308 ::
5309
5310       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5311
5312 Overview:
5313 """""""""
5314
5315 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5316 ``value`` to type ``ty2``.
5317
5318 Arguments:
5319 """"""""""
5320
5321 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5322 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5323 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5324 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5325 type with the same number of elements as ``ty``
5326
5327 Semantics:
5328 """"""""""
5329
5330 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5331 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5332 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5333 are undefined.
5334
5335 Example:
5336 """"""""
5337
5338 .. code-block:: llvm
5339
5340       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5341       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5342       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5343
5344 '``uitofp .. to``' Instruction
5345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5346
5347 Syntax:
5348 """""""
5349
5350 ::
5351
5352       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5353
5354 Overview:
5355 """""""""
5356
5357 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5358 and converts that value to the ``ty2`` type.
5359
5360 Arguments:
5361 """"""""""
5362
5363 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5364 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5365 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5366 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5367 type with the same number of elements as ``ty``
5368
5369 Semantics:
5370 """"""""""
5371
5372 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5373 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5374 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5375 are undefined.
5376
5377 Example:
5378 """"""""
5379
5380 .. code-block:: llvm
5381
5382       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5383       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5384
5385 '``sitofp .. to``' Instruction
5386 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5387
5388 Syntax:
5389 """""""
5390
5391 ::
5392
5393       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5394
5395 Overview:
5396 """""""""
5397
5398 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5399 converts that value to the ``ty2`` type.
5400
5401 Arguments:
5402 """"""""""
5403
5404 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5405 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5406 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5407 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5408 type with the same number of elements as ``ty``
5409
5410 Semantics:
5411 """"""""""
5412
5413 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5414 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5415 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5416 undefined.
5417
5418 Example:
5419 """"""""
5420
5421 .. code-block:: llvm
5422
5423       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5424       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5425
5426 .. _i_ptrtoint:
5427
5428 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5430
5431 Syntax:
5432 """""""
5433
5434 ::
5435
5436       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5437
5438 Overview:
5439 """""""""
5440
5441 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5442 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5443
5444 Arguments:
5445 """"""""""
5446
5447 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5448 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5449 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5450 a vector of integers type.
5451
5452 Semantics:
5453 """"""""""
5454
5455 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5456 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5457 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5458 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5459 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5460 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5461 change.
5462
5463 Example:
5464 """"""""
5465
5466 .. code-block:: llvm
5467
5468       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5469       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5470       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5471
5472 .. _i_inttoptr:
5473
5474 '``inttoptr .. to``' Instruction
5475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5476
5477 Syntax:
5478 """""""
5479
5480 ::
5481
5482       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5483
5484 Overview:
5485 """""""""
5486
5487 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5488 pointer type, ``ty2``.
5489
5490 Arguments:
5491 """"""""""
5492
5493 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5494 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5495 type.
5496
5497 Semantics:
5498 """"""""""
5499
5500 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5501 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5502 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5503 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5504 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5505 nothing is done (*no-op cast*).
5506
5507 Example:
5508 """"""""
5509
5510 .. code-block:: llvm
5511
5512       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5513       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5514       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5515       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5516
5517 .. _i_bitcast:
5518
5519 '``bitcast .. to``' Instruction
5520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5521
5522 Syntax:
5523 """""""
5524
5525 ::
5526
5527       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5528
5529 Overview:
5530 """""""""
5531
5532 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5533 changing any bits.
5534
5535 Arguments:
5536 """"""""""
5537
5538 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5539 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5540 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5541 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5542 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5543 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5544 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5545 size).
5546
5547 Semantics:
5548 """"""""""
5549
5550 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5551 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5552 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5553 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5554 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5555 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5556 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5557 first.
5558
5559 Example:
5560 """"""""
5561
5562 .. code-block:: llvm
5563
5564       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5565       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5566       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5567       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5568
5569 .. _otherops:
5570
5571 Other Operations
5572 ----------------
5573
5574 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5575 which defy better classification.
5576
5577 .. _i_icmp:
5578
5579 '``icmp``' Instruction
5580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5581
5582 Syntax:
5583 """""""
5584
5585 ::
5586
5587       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5588
5589 Overview:
5590 """""""""
5591
5592 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5593 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5594 pointer, or pointer vector operands.
5595
5596 Arguments:
5597 """"""""""
5598
5599 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5600 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5601 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5602
5603 #. ``eq``: equal
5604 #. ``ne``: not equal
5605 #. ``ugt``: unsigned greater than
5606 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5607 #. ``ult``: unsigned less than
5608 #. ``ule``: unsigned less or equal
5609 #. ``sgt``: signed greater than
5610 #. ``sge``: signed greater or equal
5611 #. ``slt``: signed less than
5612 #. ``sle``: signed less or equal
5613
5614 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5615 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5616 must also be identical types.
5617
5618 Semantics:
5619 """"""""""
5620
5621 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5622 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5623 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5624
5625 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5626    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5627 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5628    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5629 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5630    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5631 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5632    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5633 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5634    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5635 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5636    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5637 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5638    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5639 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5640    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5641 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5642    if ``op1`` is less than ``op2``.
5643 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5644    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5645
5646 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5647 are compared as if they were integers.
5648
5649 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5650 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5651 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5652
5653 Example:
5654 """"""""
5655
5656 .. code-block:: llvm
5657
5658       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5659       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5660       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5661       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5662       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5663       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5664
5665 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5666 ``icmp`` instruction.
5667
5668 .. _i_fcmp:
5669
5670 '``fcmp``' Instruction
5671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5672
5673 Syntax:
5674 """""""
5675
5676 ::
5677
5678       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5679
5680 Overview:
5681 """""""""
5682
5683 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5684 values based on comparison of its operands.
5685
5686 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5687 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5688
5689 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5690 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5691 compared.
5692
5693 Arguments:
5694 """"""""""
5695
5696 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5697 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5698 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5699
5700 #. ``false``: no comparison, always returns false
5701 #. ``oeq``: ordered and equal
5702 #. ``ogt``: ordered and greater than
5703 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5704 #. ``olt``: ordered and less than
5705 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5706 #. ``one``: ordered and not equal
5707 #. ``ord``: ordered (no nans)
5708 #. ``ueq``: unordered or equal
5709 #. ``ugt``: unordered or greater than
5710 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5711 #. ``ult``: unordered or less than
5712 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5713 #. ``une``: unordered or not equal
5714 #. ``uno``: unordered (either nans)
5715 #. ``true``: no comparison, always returns true
5716
5717 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5718 that either operand may be a QNAN.
5719
5720 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5721 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5722 type. They must have identical types.
5723
5724 Semantics:
5725 """"""""""
5726
5727 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5728 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5729 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5730 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5731
5732 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5733 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5734    is equal to ``op2``.
5735 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5736    is greater than ``op2``.
5737 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5738    is greater than or equal to ``op2``.
5739 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5740    is less than ``op2``.
5741 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5742    is less than or equal to ``op2``.
5743 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5744    is not equal to ``op2``.
5745 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5746 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5747    equal to ``op2``.
5748 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5749    greater than ``op2``.
5750 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5751    greater than or equal to ``op2``.
5752 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5753    less than ``op2``.
5754 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5755    less than or equal to ``op2``.
5756 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5757    not equal to ``op2``.
5758 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5759 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5760
5761 Example:
5762 """"""""
5763
5764 .. code-block:: llvm
5765
5766       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5767       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5768       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5769       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5770
5771 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5772 ``fcmp`` instruction.
5773
5774 .. _i_phi:
5775
5776 '``phi``' Instruction
5777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5778
5779 Syntax:
5780 """""""
5781
5782 ::
5783
5784       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5785
5786 Overview:
5787 """""""""
5788
5789 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5790 graph representing the function.
5791
5792 Arguments:
5793 """"""""""
5794
5795 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5796 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5797 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5798 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5799 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5800 label arguments.
5801
5802 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5803 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5804 block.
5805
5806 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5807 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5808 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5809 instruction's return value on the same edge).
5810
5811 Semantics:
5812 """"""""""
5813
5814 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5815 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5816 executed just prior to the current block.
5817
5818 Example:
5819 """"""""
5820
5821 .. code-block:: llvm
5822
5823     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5824       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5825       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5826       br label %Loop
5827
5828 .. _i_select:
5829
5830 '``select``' Instruction
5831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5832
5833 Syntax:
5834 """""""
5835
5836 ::
5837
5838       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5839
5840       selty is either i1 or {<N x i1>}
5841
5842 Overview:
5843 """""""""
5844
5845 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5846 condition, without branching.
5847
5848 Arguments:
5849 """"""""""
5850
5851 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5852 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5853 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5854 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5855 elements.
5856
5857 Semantics:
5858 """"""""""
5859
5860 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5861 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5862 argument.
5863
5864 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5865 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5866
5867 Example:
5868 """"""""
5869
5870 .. code-block:: llvm
5871
5872       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5873
5874 .. _i_call:
5875
5876 '``call``' Instruction
5877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5878
5879 Syntax:
5880 """""""
5881
5882 ::
5883
5884       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5885
5886 Overview:
5887 """""""""
5888
5889 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5890
5891 Arguments:
5892 """"""""""
5893
5894 This instruction requires several arguments:
5895
5896 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5897    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5898    be marked "tail" even if they do not occur before a
5899    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5900    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5901    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5902    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5903    automatic `sibling call
5904    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5905    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5906    when the following extra requirements are met:
5907
5908    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5909    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5910       uses value of call or is void).
5911    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5912       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5913    -  `Platform specific constraints are
5914       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5915
5916 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5917    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5918    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5919    calling convention of the call must match the calling convention of
5920    the target function, or else the behavior is undefined.
5921 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5922    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5923    are valid here.
5924 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5925    type of the return value. Functions that return no value are marked
5926    ``void``.
5927 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5928    being invoked. The argument types must match the types implied by
5929    this signature. This type can be omitted if the function is not
5930    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5931    function.
5932 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5933    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5934    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5935    to function value.
5936 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5937    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5938    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5939    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5940    extra arguments can be specified.
5941 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5942    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5943    attributes are valid here.
5944
5945 Semantics:
5946 """"""""""
5947
5948 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5949 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5950 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5951 flow continues with the instruction after the function call, and the
5952 return value of the function is bound to the result argument.
5953
5954 Example:
5955 """"""""
5956
5957 .. code-block:: llvm
5958
5959       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5960       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5961       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5962       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5963       call void %foo(i8 97 signext)
5964
5965       %struct.A = type { i32, i8 }
5966       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5967       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5968       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5969       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5970       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5971
5972 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5973 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5974 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5975 This is something we'd like to change in the future to provide better
5976 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5977
5978 .. _i_va_arg:
5979
5980 '``va_arg``' Instruction
5981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5982
5983 Syntax:
5984 """""""
5985
5986 ::
5987
5988       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5989
5990 Overview:
5991 """""""""
5992
5993 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5994 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5995 the ``va_arg`` macro in C.
5996
5997 Arguments:
5998 """"""""""
5999
6000 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6001 argument. It returns a value of the specified argument type and
6002 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6003 type of ``va_list`` is target specific.
6004
6005 Semantics:
6006 """"""""""
6007
6008 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6009 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6010 the next argument. For more information, see the variable argument
6011 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6012
6013 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6014 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6015 function.
6016
6017 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6018 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6019
6020 Example:
6021 """"""""
6022
6023 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6024
6025 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6026 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6027 types on any target.
6028
6029 .. _i_landingpad:
6030
6031 '``landingpad``' Instruction
6032 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6033
6034 Syntax:
6035 """""""
6036
6037 ::
6038
6039       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6040       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6041
6042       <clause> := catch <type> <value>
6043       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6044
6045 Overview:
6046 """""""""
6047
6048 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6049 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6050 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6051 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6052 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6053 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6054
6055 Arguments:
6056 """"""""""
6057
6058 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6059 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6060 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6061
6062 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6063 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6064 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6065 clause takes an array constant as its argument. Use
6066 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6067 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6068 the ``cleanup`` flag.
6069
6070 Semantics:
6071 """"""""""
6072
6073 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6074 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6075 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6076 calling conventions, how the personality function results are
6077 represented in LLVM IR is target specific.
6078
6079 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6080 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6081 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6082 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6083 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6084 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6085 unwinding continues further up the call stack.
6086
6087 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6088
6089 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6090    of an '``invoke``' instruction.
6091 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6092    first non-PHI instruction.
6093 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6094    pad block.
6095 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6096    '``landingpad``' instruction.
6097 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6098    personality function.
6099
6100 Example:
6101 """"""""
6102
6103 .. code-block:: llvm
6104
6105       ;; A landing pad which can catch an integer.
6106       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6107                catch i8** @_ZTIi
6108       ;; A landing pad that is a cleanup.
6109       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6110                cleanup
6111       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6112       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6113                catch i8** @_ZTIi
6114                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6115
6116 .. _intrinsics:
6117
6118 Intrinsic Functions
6119 ===================
6120
6121 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6122 have well known names and semantics and are required to follow certain
6123 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6124 for the LLVM language that does not require changing all of the
6125 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6126 reader/writer, the parser, etc...).
6127
6128 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6129 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6130 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6131 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6132 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6133 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6134 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6135 are added that they be documented here.
6136
6137 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6138 represents a family of functions that perform the same operation but on
6139 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6140 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6141 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6142 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6143 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6144 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6145 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6146 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6147 argument or the result.
6148
6149 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6150 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6151 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6152 whose type is matched against another type do not. For example, the
6153 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6154 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6155 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6156 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6157 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6158 type is matched against the return type, it does not require its own
6159 name suffix.
6160
6161 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6162 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6163
6164 .. _int_varargs:
6165
6166 Variable Argument Handling Intrinsics
6167 -------------------------------------
6168
6169 Variable argument support is defined in LLVM with the
6170 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6171 functions. These functions are related to the similarly named macros
6172 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6173
6174 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6175 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6176 does not define what this type is, so all transformations should be
6177 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6178
6179 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6180 variable argument handling intrinsic functions are used.
6181
6182 .. code-block:: llvm
6183
6184     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6185       ; Initialize variable argument processing
6186       %ap = alloca i8*
6187       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6188       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6189
6190       ; Read a single integer argument
6191       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6192
6193       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6194       %aq = alloca i8*
6195       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6196       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6197       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6198
6199       ; Stop processing of arguments.
6200       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6201       ret i32 %tmp
6202     }
6203
6204     declare void @llvm.va_start(i8*)
6205     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6206     declare void @llvm.va_end(i8*)
6207
6208 .. _int_va_start:
6209
6210 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6212
6213 Syntax:
6214 """""""
6215
6216 ::
6217
6218       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
6219
6220 Overview:
6221 """""""""
6222
6223 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6224 subsequent use by ``va_arg``.
6225
6226 Arguments:
6227 """"""""""
6228
6229 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6230
6231 Semantics:
6232 """"""""""
6233
6234 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6235 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6236 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6237 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6238 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6239 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6240 that out.
6241
6242 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6244
6245 Syntax:
6246 """""""
6247
6248 ::
6249
6250       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6251
6252 Overview:
6253 """""""""
6254
6255 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6256 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6257
6258 Arguments:
6259 """"""""""
6260
6261 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6262
6263 Semantics:
6264 """"""""""
6265
6266 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6267 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6268 element to which the argument points. Calls to
6269 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6270 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6271 ``llvm.va_end``.
6272
6273 .. _int_va_copy:
6274
6275 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6277
6278 Syntax:
6279 """""""
6280
6281 ::
6282
6283       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6284
6285 Overview:
6286 """""""""
6287
6288 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6289 from the source argument list to the destination argument list.
6290
6291 Arguments:
6292 """"""""""
6293
6294 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6295 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6296
6297 Semantics:
6298 """"""""""
6299
6300 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6301 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6302 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6303 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6304 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6305
6306 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6307 --------------------------------------
6308
6309 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6310 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6311 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6312 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6313 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6314 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6315 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6316 details, see `Accurate Garbage Collection with
6317 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6318
6319 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6320 address space (address space zero).
6321
6322 .. _int_gcroot:
6323
6324 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6326
6327 Syntax:
6328 """""""
6329
6330 ::
6331
6332       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6333
6334 Overview:
6335 """""""""
6336
6337 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6338 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6339
6340 Arguments:
6341 """"""""""
6342
6343 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6344 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6345 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6346 root.
6347
6348 Semantics:
6349 """"""""""
6350
6351 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6352 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6353 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6354 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6355 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6356
6357 .. _int_gcread:
6358
6359 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6361
6362 Syntax:
6363 """""""
6364
6365 ::
6366
6367       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6368
6369 Overview:
6370 """""""""
6371
6372 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6373 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6374 barriers.
6375
6376 Arguments:
6377 """"""""""
6378
6379 The second argument is the address to read from, which should be an
6380 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6381 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6382 runtime (otherwise null).
6383
6384 Semantics:
6385 """"""""""
6386
6387 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6388 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6389 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6390 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6391 algorithm <gc>`.
6392
6393 .. _int_gcwrite:
6394
6395 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6396 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6397
6398 Syntax:
6399 """""""
6400
6401 ::
6402
6403       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6404
6405 Overview:
6406 """""""""
6407
6408 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6409 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6410 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6411
6412 Arguments:
6413 """"""""""
6414
6415 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6416 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6417 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6418 object, Obj may be null.
6419
6420 Semantics:
6421 """"""""""
6422
6423 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6424 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6425 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6426 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6427 algorithm <gc>`.
6428
6429 Code Generator Intrinsics
6430 -------------------------
6431
6432 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6433 may only be implemented with code generator support.
6434
6435 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6437
6438 Syntax:
6439 """""""
6440
6441 ::
6442
6443       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6444
6445 Overview:
6446 """""""""
6447
6448 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6449 target-specific value indicating the return address of the current
6450 function or one of its callers.
6451
6452 Arguments:
6453 """"""""""
6454
6455 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6456 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6457 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6458 value.
6459
6460 Semantics:
6461 """"""""""
6462
6463 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6464 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6465 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6466 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6467 used for debugging purposes.
6468
6469 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6470 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6471 of the obvious source-language caller.
6472
6473 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6475
6476 Syntax:
6477 """""""
6478
6479 ::
6480
6481       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6482
6483 Overview:
6484 """""""""
6485
6486 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6487 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6488
6489 Arguments:
6490 """"""""""
6491
6492 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6493 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6494 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6495 value.
6496
6497 Semantics:
6498 """"""""""
6499
6500 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6501 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6502 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6503 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6504 used for debugging purposes.
6505
6506 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6507 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6508 of the obvious source-language caller.
6509
6510 .. _int_stacksave:
6511
6512 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6514
6515 Syntax:
6516 """""""
6517
6518 ::
6519
6520       declare i8* @llvm.stacksave()
6521
6522 Overview:
6523 """""""""
6524
6525 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6526 of the function stack, for use with
6527 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6528 implementing language features like scoped automatic variable sized
6529 arrays in C99.
6530
6531 Semantics:
6532 """"""""""
6533
6534 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6535 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6536 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6537 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6538 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6539 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6540 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6541
6542 .. _int_stackrestore:
6543
6544 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6546
6547 Syntax:
6548 """""""
6549
6550 ::
6551
6552       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6553
6554 Overview:
6555 """""""""
6556
6557 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6558 the function stack to the state it was in when the corresponding
6559 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6560 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6561 sized arrays in C99.
6562
6563 Semantics:
6564 """"""""""
6565
6566 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6567
6568 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6570
6571 Syntax:
6572 """""""
6573
6574 ::
6575
6576       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6577
6578 Overview:
6579 """""""""
6580
6581 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6582 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6583 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6584 its performance characteristics.
6585
6586 Arguments:
6587 """"""""""
6588
6589 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6590 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6591 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6592 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6593 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6594 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6595 arguments must be constant integers.
6596
6597 Semantics:
6598 """"""""""
6599
6600 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6601 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6602 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6603 the processor cache for better performance.
6604
6605 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6607
6608 Syntax:
6609 """""""
6610
6611 ::
6612
6613       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6614
6615 Overview:
6616 """""""""
6617
6618 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6619 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6620 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6621 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6622 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6623 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6624 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6625 allow correlations of simulation runs.
6626
6627 Arguments:
6628 """"""""""
6629
6630 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6631
6632 Semantics:
6633 """"""""""
6634
6635 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6636 that do not support this intrinsic may ignore it.
6637
6638 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6640
6641 Syntax:
6642 """""""
6643
6644 ::
6645
6646       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6647
6648 Overview:
6649 """""""""
6650
6651 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6652 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6653 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6654 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6655 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6656 timings.
6657
6658 Semantics:
6659 """"""""""
6660
6661 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6662 memory. Implementations are allowed to either return a application
6663 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6664 is lowered to a constant 0.
6665
6666 Standard C Library Intrinsics
6667 -----------------------------
6668
6669 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6670 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6671 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6672 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6673
6674 .. _int_memcpy:
6675
6676 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6678
6679 Syntax:
6680 """""""
6681
6682 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6683 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6684 support all bit widths however.
6685
6686 ::
6687
6688       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6689                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6690       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6691                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6692
6693 Overview:
6694 """""""""
6695
6696 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6697 source location to the destination location.
6698
6699 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6700 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6701 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6702
6703 Arguments:
6704 """"""""""
6705
6706 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6707 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6708 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6709 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6710 boolean indicating a volatile access.
6711
6712 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6713 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6714 are aligned to that boundary.
6715
6716 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6717 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6718 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6719
6720 Semantics:
6721 """"""""""
6722
6723 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6724 source location to the destination location, which are not allowed to
6725 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6726 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6727 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6728
6729 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6731
6732 Syntax:
6733 """""""
6734
6735 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6736 bit width and for different address space. Not all targets support all
6737 bit widths however.
6738
6739 ::
6740
6741       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6742                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6743       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6744                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6745
6746 Overview:
6747 """""""""
6748
6749 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6750 source location to the destination location. It is similar to the
6751 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6752 overlap.
6753
6754 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6755 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6756 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6757
6758 Arguments:
6759 """"""""""
6760
6761 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6762 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6763 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6764 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6765 boolean indicating a volatile access.
6766
6767 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6768 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6769 aligned to that boundary.
6770
6771 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6772 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6773 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6774
6775 Semantics:
6776 """"""""""
6777
6778 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6779 source location to the destination location, which may overlap. It
6780 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6781 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6782 otherwise it should be set to 0 or 1.
6783
6784 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6786
6787 Syntax:
6788 """""""
6789
6790 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6791 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6792 support all bit widths.
6793
6794 ::
6795
6796       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6797                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6798       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6799                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6800
6801 Overview:
6802 """""""""
6803
6804 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6805 particular byte value.
6806
6807 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6808 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6809 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6810
6811 Arguments:
6812 """"""""""
6813
6814 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6815 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6816 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6817 argument is the known alignment of the destination location.
6818
6819 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6820 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6821 that boundary.
6822
6823 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6824 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6825 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6826
6827 Semantics:
6828 """"""""""
6829
6830 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6831 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6832 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6833 it should be set to 0 or 1.
6834
6835 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6836 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6837
6838 Syntax:
6839 """""""
6840
6841 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6842 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6843 all types however.
6844
6845 ::
6846
6847       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6848       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6849       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6850       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6851       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6852
6853 Overview:
6854 """""""""
6855
6856 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6857 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6858 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6859 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6860 because there is no need to worry about errno being set).
6861 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6862
6863 Arguments:
6864 """"""""""
6865
6866 The argument and return value are floating point numbers of the same
6867 type.
6868
6869 Semantics:
6870 """"""""""
6871
6872 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6873 nonnegative floating point number.
6874
6875 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6877
6878 Syntax:
6879 """""""
6880
6881 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6882 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6883 all types however.
6884
6885 ::
6886
6887       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6888       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6889       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6890       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6891       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6892
6893 Overview:
6894 """""""""
6895
6896 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6897 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6898 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6899 used, the second argument remains a scalar integer value.
6900
6901 Arguments:
6902 """"""""""
6903
6904 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6905 raise to that power.
6906
6907 Semantics:
6908 """"""""""
6909
6910 This function returns the first value raised to the second power with an
6911 unspecified sequence of rounding operations.
6912
6913 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6915
6916 Syntax:
6917 """""""
6918
6919 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6920 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6921 all types however.
6922
6923 ::
6924
6925       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6926       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6927       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6928       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6929       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6930
6931 Overview:
6932 """""""""
6933
6934 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6935
6936 Arguments:
6937 """"""""""
6938
6939 The argument and return value are floating point numbers of the same
6940 type.
6941
6942 Semantics:
6943 """"""""""
6944
6945 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6946 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6947 conditions in the same way.
6948
6949 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6951
6952 Syntax:
6953 """""""
6954
6955 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6956 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6957 all types however.
6958
6959 ::
6960
6961       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6962       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6963       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6964       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6965       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6966
6967 Overview:
6968 """""""""
6969
6970 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6971
6972 Arguments:
6973 """"""""""
6974
6975 The argument and return value are floating point numbers of the same
6976 type.
6977
6978 Semantics:
6979 """"""""""
6980
6981 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6982 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6983 conditions in the same way.
6984
6985 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6987
6988 Syntax:
6989 """""""
6990
6991 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6992 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6993 all types however.
6994
6995 ::
6996
6997       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6998       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6999       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7000       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7001       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7002
7003 Overview:
7004 """""""""
7005
7006 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7007 specified (positive or negative) power.
7008
7009 Arguments:
7010 """"""""""
7011
7012 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7013 to raise to that power.
7014
7015 Semantics:
7016 """"""""""
7017
7018 This function returns the first value raised to the second power,
7019 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7020 handles error conditions in the same way.
7021
7022 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7024
7025 Syntax:
7026 """""""
7027
7028 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7029 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7030 all types however.
7031
7032 ::
7033
7034       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7035       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7036       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7037       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7038       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7039
7040 Overview:
7041 """""""""
7042
7043 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7044
7045 Arguments:
7046 """"""""""
7047
7048 The argument and return value are floating point numbers of the same
7049 type.
7050
7051 Semantics:
7052 """"""""""
7053
7054 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7055 would, and handles error conditions in the same way.
7056
7057 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7059
7060 Syntax:
7061 """""""
7062
7063 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7064 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7065 all types however.
7066
7067 ::
7068
7069       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7070       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7071       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7072       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7073       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7074
7075 Overview:
7076 """""""""
7077
7078 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7079
7080 Arguments:
7081 """"""""""
7082
7083 The argument and return value are floating point numbers of the same
7084 type.
7085
7086 Semantics:
7087 """"""""""
7088
7089 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7090 would, and handles error conditions in the same way.
7091
7092 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7094
7095 Syntax:
7096 """""""
7097
7098 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7099 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7100 all types however.
7101
7102 ::
7103
7104       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7105       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7106       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7107       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7108       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7109
7110 Overview:
7111 """""""""
7112
7113 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7114
7115 Arguments:
7116 """"""""""
7117
7118 The argument and return value are floating point numbers of the same
7119 type.
7120
7121 Semantics:
7122 """"""""""
7123
7124 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7125 would, and handles error conditions in the same way.
7126
7127 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7129
7130 Syntax:
7131 """""""
7132
7133 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7134 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7135 all types however.
7136
7137 ::
7138
7139       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7140       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7141       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7142       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7143       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7144
7145 Overview:
7146 """""""""
7147
7148 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7149
7150 Arguments:
7151 """"""""""
7152
7153 The argument and return value are floating point numbers of the same
7154 type.
7155
7156 Semantics:
7157 """"""""""
7158
7159 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7160 would, and handles error conditions in the same way.
7161
7162 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7164
7165 Syntax:
7166 """""""
7167
7168 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7169 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7170 all types however.
7171
7172 ::
7173
7174       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7175       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7176       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7177       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7178       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7179
7180 Overview:
7181 """""""""
7182
7183 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7184
7185 Arguments:
7186 """"""""""
7187
7188 The argument and return value are floating point numbers of the same
7189 type.
7190
7191 Semantics:
7192 """"""""""
7193
7194 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7195 would, and handles error conditions in the same way.
7196
7197 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7199
7200 Syntax:
7201 """""""
7202
7203 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7204 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7205 all types however.
7206
7207 ::
7208
7209       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7210       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7211       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7212       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7213       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7214
7215 Overview:
7216 """""""""
7217
7218 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7219 operation.
7220
7221 Arguments:
7222 """"""""""
7223
7224 The argument and return value are floating point numbers of the same
7225 type.
7226
7227 Semantics:
7228 """"""""""
7229
7230 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7231 would.
7232
7233 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7234 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7235
7236 Syntax:
7237 """""""
7238
7239 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7240 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7241 all types however.
7242
7243 ::
7244
7245       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7246       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7247       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7248       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7249       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7250
7251 Overview:
7252 """""""""
7253
7254 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7255 operand.
7256
7257 Arguments:
7258 """"""""""
7259
7260 The argument and return value are floating point numbers of the same
7261 type.
7262
7263 Semantics:
7264 """"""""""
7265
7266 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7267 would, and handles error conditions in the same way.
7268
7269 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7271
7272 Syntax:
7273 """""""
7274
7275 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7276 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7277 all types however.
7278
7279 ::
7280
7281       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7282       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7283       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7284       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7285       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7286
7287 Overview:
7288 """""""""
7289
7290 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7291
7292 Arguments:
7293 """"""""""
7294
7295 The argument and return value are floating point numbers of the same
7296 type.
7297
7298 Semantics:
7299 """"""""""
7300
7301 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7302 would, and handles error conditions in the same way.
7303
7304 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7306
7307 Syntax:
7308 """""""
7309
7310 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7311 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7312 all types however.
7313
7314 ::
7315
7316       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7317       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7318       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7319       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7320       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7321
7322 Overview:
7323 """""""""
7324
7325 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7326
7327 Arguments:
7328 """"""""""
7329
7330 The argument and return value are floating point numbers of the same
7331 type.
7332
7333 Semantics:
7334 """"""""""
7335
7336 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7337 would, and handles error conditions in the same way.
7338
7339 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7341
7342 Syntax:
7343 """""""
7344
7345 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7346 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7347 all types however.
7348
7349 ::
7350
7351       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7352       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7353       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7354       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7355       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7356
7357 Overview:
7358 """""""""
7359
7360 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7361 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7362
7363 Arguments:
7364 """"""""""
7365
7366 The argument and return value are floating point numbers of the same
7367 type.
7368
7369 Semantics:
7370 """"""""""
7371
7372 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7373 would, and handles error conditions in the same way.
7374
7375 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7377
7378 Syntax:
7379 """""""
7380
7381 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7382 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7383 all types however.
7384
7385 ::
7386
7387       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7388       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7389       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7390       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7391       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7392
7393 Overview:
7394 """""""""
7395
7396 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7397 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7398 operand isn't an integer.
7399
7400 Arguments:
7401 """"""""""
7402
7403 The argument and return value are floating point numbers of the same
7404 type.
7405
7406 Semantics:
7407 """"""""""
7408
7409 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7410 would, and handles error conditions in the same way.
7411
7412 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7414
7415 Syntax:
7416 """""""
7417
7418 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7419 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7420 all types however.
7421
7422 ::
7423
7424       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7425       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7426       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7427       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7428       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7429
7430 Overview:
7431 """""""""
7432
7433 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7434 nearest integer.
7435
7436 Arguments:
7437 """"""""""
7438
7439 The argument and return value are floating point numbers of the same
7440 type.
7441
7442 Semantics:
7443 """"""""""
7444
7445 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7446 functions would, and handles error conditions in the same way.
7447
7448 Bit Manipulation Intrinsics
7449 ---------------------------
7450
7451 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7452 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7453
7454 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7456
7457 Syntax:
7458 """""""
7459
7460 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7461 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7462
7463 ::
7464
7465       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7466       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7467       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7468
7469 Overview:
7470 """""""""
7471
7472 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7473 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7474 These are useful for performing operations on data that is not in the
7475 target's native byte order.
7476
7477 Semantics:
7478 """"""""""
7479
7480 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7481 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7482 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7483 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7484 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7485 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7486 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7487 respectively).
7488
7489 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7491
7492 Syntax:
7493 """""""
7494
7495 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7496 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7497 support all bit widths or vector types, however.
7498
7499 ::
7500
7501       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7502       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7503       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7504       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7505       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7506       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7507
7508 Overview:
7509 """""""""
7510
7511 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7512 in a value.
7513
7514 Arguments:
7515 """"""""""
7516
7517 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7518 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7519 match the argument type.
7520
7521 Semantics:
7522 """"""""""
7523
7524 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7525 each element of a vector.
7526
7527 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7529
7530 Syntax:
7531 """""""
7532
7533 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7534 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7535 targets support all bit widths or vector types, however.
7536
7537 ::
7538
7539       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7540       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7541       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7542       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7543       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7544       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7545
7546 Overview:
7547 """""""""
7548
7549 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7550 leading zeros in a variable.
7551
7552 Arguments:
7553 """"""""""
7554
7555 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7556 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7557 type must match the first argument type.
7558
7559 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7560 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7561 defined result. Historically some architectures did not provide a
7562 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7563 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7564
7565 Semantics:
7566 """"""""""
7567
7568 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7569 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7570 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7571 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7572 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7573
7574 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7576
7577 Syntax:
7578 """""""
7579
7580 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7581 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7582 support all bit widths or vector types, however.
7583
7584 ::
7585
7586       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7587       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7588       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7589       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7590       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7591       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7592
7593 Overview:
7594 """""""""
7595
7596 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7597 trailing zeros.
7598
7599 Arguments:
7600 """"""""""
7601
7602 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7603 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7604 type must match the first argument type.
7605
7606 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7607 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7608 defined result. Historically some architectures did not provide a
7609 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7610 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7611
7612 Semantics:
7613 """"""""""
7614
7615 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7616 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7617 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7618 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7619 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7620
7621 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7622 -----------------------------------
7623
7624 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7625
7626 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7628
7629 Syntax:
7630 """""""
7631
7632 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7633 on any integer bit width.
7634
7635 ::
7636
7637       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7638       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7639       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7640
7641 Overview:
7642 """""""""
7643
7644 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7645 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7646 occurred during the signed summation.
7647
7648 Arguments:
7649 """"""""""
7650
7651 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7652 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7653 bit width. The second element of the result structure must be of type
7654 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7655 addition.
7656
7657 Semantics:
7658 """"""""""
7659
7660 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7661 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7662 first element of which is the signed summation, and the second element
7663 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7664 overflow.
7665
7666 Examples:
7667 """""""""
7668
7669 .. code-block:: llvm
7670
7671       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7672       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7673       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7674       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7675
7676 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7678
7679 Syntax:
7680 """""""
7681
7682 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7683 on any integer bit width.
7684
7685 ::
7686
7687       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7688       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7689       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7690
7691 Overview:
7692 """""""""
7693
7694 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7695 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7696 occurred during the unsigned summation.
7697
7698 Arguments:
7699 """"""""""
7700
7701 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7702 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7703 bit width. The second element of the result structure must be of type
7704 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7705 addition.
7706
7707 Semantics:
7708 """"""""""
7709
7710 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7711 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7712 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7713 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7714
7715 Examples:
7716 """""""""
7717
7718 .. code-block:: llvm
7719
7720       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7721       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7722       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7723       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7724
7725 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7727
7728 Syntax:
7729 """""""
7730
7731 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7732 on any integer bit width.
7733
7734 ::
7735
7736       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7737       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7738       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7739
7740 Overview:
7741 """""""""
7742
7743 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7744 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7745 overflow occurred during the signed subtraction.
7746
7747 Arguments:
7748 """"""""""
7749
7750 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7751 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7752 bit width. The second element of the result structure must be of type
7753 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7754 subtraction.
7755
7756 Semantics:
7757 """"""""""
7758
7759 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7760 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
7761 first element of which is the subtraction, and the second element of
7762 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7763 overflow.
7764
7765 Examples:
7766 """""""""
7767
7768 .. code-block:: llvm
7769
7770       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7771       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7772       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7773       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7774
7775 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7777
7778 Syntax:
7779 """""""
7780
7781 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7782 on any integer bit width.
7783
7784 ::
7785
7786       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7787       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7788       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7789
7790 Overview:
7791 """""""""
7792
7793 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7794 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7795 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7796
7797 Arguments:
7798 """"""""""
7799
7800 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7801 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7802 bit width. The second element of the result structure must be of type
7803 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7804 subtraction.
7805
7806 Semantics:
7807 """"""""""
7808
7809 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7810 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
7811 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7812 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7813 overflow.
7814
7815 Examples:
7816 """""""""
7817
7818 .. code-block:: llvm
7819
7820       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7821       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7822       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7823       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7824
7825 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7827
7828 Syntax:
7829 """""""
7830
7831 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7832 on any integer bit width.
7833
7834 ::
7835
7836       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7837       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7838       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7839
7840 Overview:
7841 """""""""
7842
7843 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7844 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7845 overflow occurred during the signed multiplication.
7846
7847 Arguments:
7848 """"""""""
7849
7850 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7851 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7852 bit width. The second element of the result structure must be of type
7853 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7854 multiplication.
7855
7856 Semantics:
7857 """"""""""
7858
7859 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7860 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7861 the first element of which is the multiplication, and the second element
7862 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7863 overflow.
7864
7865 Examples:
7866 """""""""
7867
7868 .. code-block:: llvm
7869
7870       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7871       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7872       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7873       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7874
7875 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7877
7878 Syntax:
7879 """""""
7880
7881 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7882 on any integer bit width.
7883
7884 ::
7885
7886       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7887       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7888       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7889
7890 Overview:
7891 """""""""
7892
7893 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7894 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7895 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7896
7897 Arguments:
7898 """"""""""
7899
7900 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7901 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7902 bit width. The second element of the result structure must be of type
7903 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7904 multiplication.
7905
7906 Semantics:
7907 """"""""""
7908
7909 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7910 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7911 the first element of which is the multiplication, and the second
7912 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7913 resulted in an overflow.
7914
7915 Examples:
7916 """""""""
7917
7918 .. code-block:: llvm
7919
7920       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7921       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7922       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7923       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7924
7925 Specialised Arithmetic Intrinsics
7926 ---------------------------------
7927
7928 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7930
7931 Syntax:
7932 """""""
7933
7934 ::
7935
7936       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7937       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7938
7939 Overview:
7940 """""""""
7941
7942 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7943 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
7944 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
7945 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
7946 and add instructions.
7947
7948 Arguments:
7949 """"""""""
7950
7951 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7952 multiplicands, a and b, and an addend c.
7953
7954 Semantics:
7955 """"""""""
7956
7957 The expression:
7958
7959 ::
7960
7961       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7962
7963 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7964 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7965 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7966 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7967 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7968
7969 Examples:
7970 """""""""
7971
7972 .. code-block:: llvm
7973
7974       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7975
7976 Half Precision Floating Point Intrinsics
7977 ----------------------------------------
7978
7979 For most target platforms, half precision floating point is a
7980 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7981 but does not support computation in the format.
7982
7983 This means that code must first load the half-precision floating point
7984 value as an i16, then convert it to float with
7985 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7986 then be performed on the float value (including extending to double
7987 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7988 if needed, then converted to i16 with
7989 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7990 i16 value.
7991
7992 .. _int_convert_to_fp16:
7993
7994 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7996
7997 Syntax:
7998 """""""
7999
8000 ::
8001
8002       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8003
8004 Overview:
8005 """""""""
8006
8007 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8008 from single precision floating point format to half precision floating
8009 point format.
8010
8011 Arguments:
8012 """"""""""
8013
8014 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8015 converted.
8016
8017 Semantics:
8018 """"""""""
8019
8020 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8021 from single precision floating point format to half precision floating
8022 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8023 converted number.
8024
8025 Examples:
8026 """""""""
8027
8028 .. code-block:: llvm
8029
8030       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8031       store i16 %res, i16* @x, align 2
8032
8033 .. _int_convert_from_fp16:
8034
8035 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8036 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8037
8038 Syntax:
8039 """""""
8040
8041 ::
8042
8043       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8044
8045 Overview:
8046 """""""""
8047
8048 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8049 conversion from half precision floating point format to single precision
8050 floating point format.
8051
8052 Arguments:
8053 """"""""""
8054
8055 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8056 converted.
8057
8058 Semantics:
8059 """"""""""
8060
8061 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8062 conversion from half single precision floating point format to single
8063 precision floating point format. The input half-float value is
8064 represented by an ``i16`` value.
8065
8066 Examples:
8067 """""""""
8068
8069 .. code-block:: llvm
8070
8071       %a = load i16* @x, align 2
8072       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8073
8074 Debugger Intrinsics
8075 -------------------
8076
8077 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8078 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8079 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8080 document.
8081
8082 Exception Handling Intrinsics
8083 -----------------------------
8084
8085 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8086 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8087 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8088
8089 .. _int_trampoline:
8090
8091 Trampoline Intrinsics
8092 ---------------------
8093
8094 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8095 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8096 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8097 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8098 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8099 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8100 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8101 extension.
8102
8103 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8104 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8105 It can be created as follows:
8106
8107 .. code-block:: llvm
8108
8109       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8110       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8111       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8112       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8113       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8114
8115 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8116 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8117
8118 .. _int_it:
8119
8120 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8122
8123 Syntax:
8124 """""""
8125
8126 ::
8127
8128       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8129
8130 Overview:
8131 """""""""
8132
8133 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8134 turning it into a trampoline.
8135
8136 Arguments:
8137 """"""""""
8138
8139 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8140 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8141 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8142 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8143 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8144 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8145 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8146 bitcast to an ``i8*``.
8147
8148 Semantics:
8149 """"""""""
8150
8151 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8152 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8153 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8154 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8155 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8156 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8157 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8158 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8159 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8160 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8161 modified, then the effect of any later call to the returned function
8162 pointer is undefined.
8163
8164 .. _int_at:
8165
8166 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8168
8169 Syntax:
8170 """""""
8171
8172 ::
8173
8174       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8175
8176 Overview:
8177 """""""""
8178
8179 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8180 a trampoline (passed as ``tramp``).
8181
8182 Arguments:
8183 """"""""""
8184
8185 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8186 code filled in by a previous call to
8187 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8188
8189 Semantics:
8190 """"""""""
8191
8192 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8193 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8194 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8195 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8196 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8197
8198 Memory Use Markers
8199 ------------------
8200
8201 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8202 memory objects and ranges where variables are immutable.
8203
8204 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8206
8207 Syntax:
8208 """""""
8209
8210 ::
8211
8212       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8213
8214 Overview:
8215 """""""""
8216
8217 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8218 object's lifetime.
8219
8220 Arguments:
8221 """"""""""
8222
8223 The first argument is a constant integer representing the size of the
8224 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8225 to the object.
8226
8227 Semantics:
8228 """"""""""
8229
8230 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8231 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8232 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8233 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8234
8235 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8237
8238 Syntax:
8239 """""""
8240
8241 ::
8242
8243       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8244
8245 Overview:
8246 """""""""
8247
8248 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8249 object's lifetime.
8250
8251 Arguments:
8252 """"""""""
8253
8254 The first argument is a constant integer representing the size of the
8255 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8256 to the object.
8257
8258 Semantics:
8259 """"""""""
8260
8261 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8262 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8263 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8264 object following this intrinsic may be removed as dead.
8265
8266 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8268
8269 Syntax:
8270 """""""
8271
8272 ::
8273
8274       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8275
8276 Overview:
8277 """""""""
8278
8279 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8280 a memory object will not change.
8281
8282 Arguments:
8283 """"""""""
8284
8285 The first argument is a constant integer representing the size of the
8286 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8287 to the object.
8288
8289 Semantics:
8290 """"""""""
8291
8292 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8293 the return value, the referenced memory location is constant and
8294 unchanging.
8295
8296 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8298
8299 Syntax:
8300 """""""
8301
8302 ::
8303
8304       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8305
8306 Overview:
8307 """""""""
8308
8309 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8310 memory object are mutable.
8311
8312 Arguments:
8313 """"""""""
8314
8315 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8316 The second argument is a constant integer representing the size of the
8317 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8318 pointer to the object.
8319
8320 Semantics:
8321 """"""""""
8322
8323 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8324
8325 General Intrinsics
8326 ------------------
8327
8328 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8329 purpose.
8330
8331 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8333
8334 Syntax:
8335 """""""
8336
8337 ::
8338
8339       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8340
8341 Overview:
8342 """""""""
8343
8344 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8345
8346 Arguments:
8347 """"""""""
8348
8349 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8350 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8351 source file name, and the last argument is the line number.
8352
8353 Semantics:
8354 """"""""""
8355
8356 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8357 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8358 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8359 ignored by code generation and optimization.
8360
8361 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8363
8364 Syntax:
8365 """""""
8366
8367 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8368 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8369 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8370 '``0``'.
8371
8372 ::
8373
8374       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8375       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8376       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8377       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8378       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8379
8380 Overview:
8381 """""""""
8382
8383 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8384
8385 Arguments:
8386 """"""""""
8387
8388 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8389 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8390 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8391 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8392
8393 Semantics:
8394 """"""""""
8395
8396 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8397 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8398 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8399 generation and optimization.
8400
8401 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8403
8404 Syntax:
8405 """""""
8406
8407 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8408 any integer bit width.
8409
8410 ::
8411
8412       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8413       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8414       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8415       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8416       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8417
8418 Overview:
8419 """""""""
8420
8421 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8422
8423 Arguments:
8424 """"""""""
8425
8426 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8427 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8428 global string which is the source file name, and the last argument is
8429 the line number. It returns the value of the first argument.
8430
8431 Semantics:
8432 """"""""""
8433
8434 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8435 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8436 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8437 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8438
8439 '``llvm.trap``' Intrinsic
8440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8441
8442 Syntax:
8443 """""""
8444
8445 ::
8446
8447       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8448
8449 Overview:
8450 """""""""
8451
8452 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8453
8454 Arguments:
8455 """"""""""
8456
8457 None.
8458
8459 Semantics:
8460 """"""""""
8461
8462 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8463 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8464 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8465
8466 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8468
8469 Syntax:
8470 """""""
8471
8472 ::
8473
8474       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8475
8476 Overview:
8477 """""""""
8478
8479 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8480
8481 Arguments:
8482 """"""""""
8483
8484 None.
8485
8486 Semantics:
8487 """"""""""
8488
8489 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8490 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8491 debugger.
8492
8493 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8495
8496 Syntax:
8497 """""""
8498
8499 ::
8500
8501       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8502
8503 Overview:
8504 """""""""
8505
8506 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8507 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8508 is placed on the stack before local variables.
8509
8510 Arguments:
8511 """"""""""
8512
8513 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8514 The first argument is the value loaded from the stack guard
8515 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8516 enough space to hold the value of the guard.
8517
8518 Semantics:
8519 """"""""""
8520
8521 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8522 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8523 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8524 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8525 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8526 they are different, then the program aborts by calling the
8527 ``__stack_chk_fail()`` function.
8528
8529 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8531
8532 Syntax:
8533 """""""
8534
8535 ::
8536
8537       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8538       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8539
8540 Overview:
8541 """""""""
8542
8543 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8544 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8545 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8546 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8547 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8548 other object.
8549
8550 Arguments:
8551 """"""""""
8552
8553 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8554 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8555 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8556 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8557 only accepts constants.
8558
8559 Semantics:
8560 """"""""""
8561
8562 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8563 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8564 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8565 on the ``min`` argument).
8566
8567 '``llvm.expect``' Intrinsic
8568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8569
8570 Syntax:
8571 """""""
8572
8573 ::
8574
8575       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8576       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8577
8578 Overview:
8579 """""""""
8580
8581 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8582 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8583
8584 Arguments:
8585 """"""""""
8586
8587 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8588 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8589 constant value, variables are not allowed.
8590
8591 Semantics:
8592 """"""""""
8593
8594 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8595
8596 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8598
8599 Syntax:
8600 """""""
8601
8602 ::
8603
8604       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8605
8606 Overview:
8607 """""""""
8608
8609 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8610 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8611
8612 Arguments:
8613 """"""""""
8614
8615 None.
8616
8617 Semantics:
8618 """"""""""
8619
8620 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8621 by codegen.