[IR] Add verifier support for llvm.module.flags.
[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, i8 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially
131
132 It also shows a convention that we follow in this document. When
133 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
134 that defines the type and name of value produced.
135
136 High Level Structure
137 ====================
138
139 Module Structure
140 ----------------
141
142 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
143 translation unit of the input programs. Each module consists of
144 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
145 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
146 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
147 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
148
149 .. code-block:: llvm
150
151     ; Declare the string constant as a global constant. 
152     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
153
154     ; External declaration of the puts function 
155     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
156
157     ; Definition of main function
158     define i32 @main() {   ; i32()*  
159       ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
160       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
161
162       ; Call puts function to write out the string to stdout. 
163       call i32 @puts(i8* %cast210)
164       ret i32 0 
165     }
166
167     ; Named metadata
168     !1 = metadata !{i32 42}
169     !foo = !{!1, null}
170
171 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
172 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
173 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
174 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
175
176 In general, a module is made up of a list of global values (where both
177 functions and global variables are global values). Global values are
178 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
179 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
180 following :ref:`linkage types <linkage>`.
181
182 .. _linkage:
183
184 Linkage Types
185 -------------
186
187 All Global Variables and Functions have one of the following types of
188 linkage:
189
190 ``private``
191     Global values with "``private``" linkage are only directly
192     accessible by objects in the current module. In particular, linking
193     code into a module with an private global value may cause the
194     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
195     symbol is private to the module, all references can be updated. This
196     doesn't show up in any symbol table in the object file.
197 ``linker_private``
198     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
199     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
200     they are removed by the linker from the final linked image
201     (executable or dynamic library).
202 ``linker_private_weak``
203     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
204     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
205     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
206     image (executable or dynamic library).
207 ``internal``
208     Similar to private, but the value shows as a local symbol
209     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
210     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
211 ``available_externally``
212     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
213     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
214     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
215     of the definition of the global, which is known to be somewhere
216     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
217     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
218     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
219     not declarations.
220 ``linkonce``
221     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
222     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
223     some forms of inline functions, templates, or other code which must
224     be generated in each translation unit that uses it, but where the
225     body may be overridden with a more definitive definition later.
226     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
227     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
228     inline the body of this function into callers because it doesn't
229     know if this definition of the function is the definitive definition
230     within the program or whether it will be overridden by a stronger
231     definition. To enable inlining and other optimizations, use
232     "``linkonce_odr``" linkage.
233 ``weak``
234     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
235     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
236     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
237     in C source code.
238 ``common``
239     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
240     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
241     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
242     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
243     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
244     must have a zero initializer, and may not be marked
245     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
246     common linkage.
247
248 .. _linkage_appending:
249
250 ``appending``
251     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
252     pointer to array type. When two global variables with appending
253     linkage are linked together, the two global arrays are appended
254     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
255     system linker append together "sections" with identical names when
256     .o files are linked.
257 ``extern_weak``
258     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
259     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
260     instead of being an undefined reference.
261 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
262     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
263     functions with different semantics. Other languages, such as
264     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
265     "one definition rule" — "ODR"). Such languages can use the
266     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
267     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
268     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
269 ``linkonce_odr_auto_hide``
270     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
271     takes the address of this definition. For instance, functions that
272     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
273     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
274     symbols are removed by the linker from the final linked image
275     (executable or dynamic library).
276 ``external``
277     If none of the above identifiers are used, the global is externally
278     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
279     resolve external symbol references.
280
281 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
282 platform only. They are designed to support importing (exporting)
283 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
284
285 ``dllimport``
286     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
287     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
288     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291 ``dllexport``
292     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
293     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
294     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
295     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
296     name.
297
298 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
299 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
300 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
301 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
302 declarations), they are accessible outside of the current module.
303
304 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
305 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
306
307 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
308 ``weak_odr`` linkages.
309
310 .. _callingconv:
311
312 Calling Conventions
313 -------------------
314
315 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
316 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
317 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
318 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
319 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
320 added in the future:
321
322 "``ccc``" - The C calling convention
323     This calling convention (the default if no other calling convention
324     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
325     convention supports varargs function calls and tolerates some
326     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
327     the function (as does normal C).
328 "``fastcc``" - The fast calling convention
329     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
330     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
331     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
332     code for the target, without having to conform to an externally
333     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
334     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
335     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
336     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
337     match the prototype of the function definition.
338 "``coldcc``" - The cold calling convention
339     This calling convention attempts to make code in the caller as
340     efficient as possible under the assumption that the call is not
341     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
342     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
343     This calling convention does not support varargs and requires the
344     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
345     function definition.
346 "``cc 10``" - GHC convention
347     This calling convention has been implemented specifically for use by
348     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
349     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
350     by disabling callee save registers. This calling convention should
351     not be used lightly but only for specific situations such as an
352     alternative to the *register pinning* performance technique often
353     used when implementing functional programming languages. At the
354     moment only X86 supports this convention and it has the following
355     limitations:
356
357     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
358        floating point types are supported.
359     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
360        floating point parameters.
361
362     This calling convention supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
364     caller and callee are using it.
365 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
366     This calling convention has been implemented specifically for use by
367     the `High-Performance Erlang
368     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
369     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
370     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
371     registers for argument passing than the ordinary C calling
372     convention and defines no callee-saved registers. The calling
373     convention properly supports `tail call
374     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
375     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
376     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
377     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
378     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
379     bit).
380 "``cc <n>``" - Numbered convention
381     Any calling convention may be specified by number, allowing
382     target-specific calling conventions to be used. Target specific
383     calling conventions start at 64.
384
385 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
386 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
387 convention.
388
389 Visibility Styles
390 -----------------
391
392 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
393 styles:
394
395 "``default``" - Default style
396     On targets that use the ELF object file format, default visibility
397     means that the declaration is visible to other modules and, in
398     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
399     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
400     to other modules. Default visibility corresponds to "external
401     linkage" in the language.
402 "``hidden``" - Hidden style
403     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
404     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
405     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
406     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
407     library) can reference it directly.
408 "``protected``" - Protected style
409     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
410     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
411     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
412     cannot be overridden by another module.
413
414 Named Types
415 -----------
416
417 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
418 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
419 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
420 specification is:
421
422 .. code-block:: llvm
423
424     %mytype = type { %mytype*, i32 }
425
426 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
427 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
428 expected with the syntax "%mytype".
429
430 Note that type names are aliases for the structural type that they
431 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
432 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
433 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
434 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
435 render all types of a particular shape. This means that if you have code
436 where two different source types end up having the same LLVM type, that
437 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
438 an important design point and isn't going to change.
439
440 .. _globalvars:
441
442 Global Variables
443 ----------------
444
445 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
446 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
447 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
448 explicit alignment specified.
449
450 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
451 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
452 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
453 TLS model may be specified:
454
455 ``localdynamic``
456     For variables that are only used within the current shared library.
457 ``initialexec``
458     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
459 ``localexec``
460     For variables defined in the executable and only used within it.
461
462 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
463 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
464 more information on under which circumstances the different models may
465 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
466 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
467
468 A variable may be defined as a global "constant," which indicates that
469 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
470 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
471 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
472 initialization cannot be marked "constant" as there is a store to the
473 variable.
474
475 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
476 constant, even if the final definition of the global is not. This
477 capability can be used to enable slightly better optimization of the
478 program, but requires the language definition to guarantee that
479 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
480 units that do not include the definition.
481
482 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
483 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
484 always define a pointer to their "content" type because they describe a
485 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
486 pointers.
487
488 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
489 that the address is not significant, only the content. Constants marked
490 like this can be merged with other constants if they have the same
491 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
492 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
493 whose address is significant.
494
495 A global variable may be declared to reside in a target-specific
496 numbered address space. For targets that support them, address spaces
497 may affect how optimizations are performed and/or what target
498 instructions are used to access the variable. The default address space
499 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
500
501 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
502 target supports it, it will emit globals to the section specified.
503
504 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
505 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
506 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
507 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
508 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
509 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
510 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
511 assume that the globals are densely packed in their section and try to
512 iterate over them as an array, alignment padding would break this
513 iteration.
514
515 For example, the following defines a global in a numbered address space
516 with an initializer, section, and alignment:
517
518 .. code-block:: llvm
519
520     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
521
522 The following example defines a thread-local global with the
523 ``initialexec`` TLS model:
524
525 .. code-block:: llvm
526
527     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
528
529 .. _functionstructure:
530
531 Functions
532 ---------
533
534 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
535 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
536 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
537 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
538 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
539 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
540 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
541 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
542 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
543 and a closing curly brace.
544
545 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
546 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
547 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
548 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
549 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
550 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
551 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
552
553 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
554 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
555 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
556 contains a list of instructions, and ends with a
557 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
558 return).
559
560 The first basic block in a function is special in two ways: it is
561 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
562 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
563 the entry block of a function). Because the block can have no
564 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
565
566 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
567 target supports it, it will emit functions to the section specified.
568
569 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
570 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
571 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
572 is specified, the function is forced to have at least that much
573 alignment. All alignments must be a power of 2.
574
575 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
576 be significant and two identical functions can be merged.
577
578 Syntax::
579
580     define [linkage] [visibility]
581            [cconv] [ret attrs]
582            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
583            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
584            [gc] { ... }
585
586 Aliases
587 -------
588
589 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
590 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
591 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
592 :ref:`visibility style <visibility>`.
593
594 Syntax::
595
596     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
597
598 .. _namedmetadatastructure:
599
600 Named Metadata
601 --------------
602
603 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
604 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
605 operands for a named metadata.
606
607 Syntax::
608
609     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
610     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
611     !1 = metadata !{metadata !"one"}
612     !2 = metadata !{metadata !"two"}
613     ; A named metadata.
614     !name = !{!0, !1, !2}
615
616 .. _paramattrs:
617
618 Parameter Attributes
619 --------------------
620
621 The return type and each parameter of a function type may have a set of
622 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
623 used to communicate additional information about the result or
624 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
625 of the function, not of the function type, so functions with different
626 parameter attributes can have the same function type.
627
628 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
629 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
630 For example:
631
632 .. code-block:: llvm
633
634     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
635     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
636     declare signext i8 @returns_signed_char()
637
638 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
639 ``readonly``) come immediately after the argument list.
640
641 Currently, only the following parameter attributes are defined:
642
643 ``zeroext``
644     This indicates to the code generator that the parameter or return
645     value should be zero-extended to the extent required by the target's
646     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
647     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
648 ``signext``
649     This indicates to the code generator that the parameter or return
650     value should be sign-extended to the extent required by the target's
651     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
652     the callee (for a return value).
653 ``inreg``
654     This indicates that this parameter or return value should be treated
655     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
656     a function call or return (usually, by putting it in a register as
657     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
658     two different kinds of registers). Use of this attribute is
659     target-specific.
660 ``byval``
661     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
662     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
663     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
664     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
665     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
666     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
667     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
668     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
669     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
670     values.
671
672     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
673     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
674     form and the known alignment of the pointer specified to the call
675     site. If the alignment is not specified, then the code generator
676     makes a target-specific assumption.
677
678 ``sret``
679     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
680     structure that is the return value of the function in the source
681     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
682     loads and stores to the structure may be assumed by the callee to
683     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
684     the first parameter. This is not a valid attribute for return
685     values.
686 ``noalias``
687     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
688     the argument or return value do not alias pointer values which are
689     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
690     call to the parent function, dependencies between memory references
691     from before or after the call and from those during the call are
692     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
693     value used in that call. The caller shares the responsibility with
694     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
695     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
696     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
697
698     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
699     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
700     though it is slightly weaker.
701
702     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
703     while LLVM's ``noalias`` is.
704 ``nocapture``
705     This indicates that the callee does not make any copies of the
706     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
707     attribute for return values.
708
709 .. _nest:
710
711 ``nest``
712     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
713     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
714     attribute for return values.
715
716 .. _gc:
717
718 Garbage Collector Names
719 -----------------------
720
721 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
722 string:
723
724 .. code-block:: llvm
725
726     define void @f() gc "name" { ... }
727
728 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
729 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
730 support the named garbage collection algorithm.
731
732 .. _fnattrs:
733
734 Function Attributes
735 -------------------
736
737 Function attributes are set to communicate additional information about
738 a function. Function attributes are considered to be part of the
739 function, not of the function type, so functions with different function
740 attributes can have the same function type.
741
742 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
743 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
744 example:
745
746 .. code-block:: llvm
747
748     define void @f() noinline { ... }
749     define void @f() alwaysinline { ... }
750     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
751     define void @f() optsize { ... }
752
753 ``address_safety``
754     This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
755     for this function.
756 ``alignstack(<n>)``
757     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
758     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
759     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
760     parentheses.
761 ``alwaysinline``
762     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
763     this function into callers whenever possible, ignoring any active
764     inlining size threshold for this caller.
765 ``nonlazybind``
766     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
767     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
768     startup time if the function is not called during program startup.
769 ``inlinehint``
770     This attribute indicates that the source code contained a hint that
771     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
772     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
773     inliner.
774 ``naked``
775     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
776     function. This can have very system-specific consequences.
777 ``noimplicitfloat``
778     This attributes disables implicit floating point instructions.
779 ``noinline``
780     This attribute indicates that the inliner should never inline this
781     function in any situation. This attribute may not be used together
782     with the ``alwaysinline`` attribute.
783 ``noredzone``
784     This attribute indicates that the code generator should not use a
785     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
786 ``noreturn``
787     This function attribute indicates that the function never returns
788     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
789     function ever does dynamically return.
790 ``nounwind``
791     This function attribute indicates that the function never returns
792     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
793     unwind, its runtime behavior is undefined.
794 ``optsize``
795     This attribute suggests that optimization passes and code generator
796     passes make choices that keep the code size of this function low,
797     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
798 ``readnone``
799     This attribute indicates that the function computes its result (or
800     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
801     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
802     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
803     caller functions. It does not write through any pointer arguments
804     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
805     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
806     the ``C++`` exception throwing methods.
807 ``readonly``
808     This attribute indicates that the function does not write through
809     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
810     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
811     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
812     state that may be set in the caller. A readonly function always
813     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
814     called with the same set of arguments and global state. It cannot
815     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
816     methods.
817 ``returns_twice``
818     This attribute indicates that this function can return twice. The C
819     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
820     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
821     functions.
822 ``ssp``
823     This attribute indicates that the function should emit a stack
824     smashing protector. It is in the form of a "canary"—a random value
825     placed on the stack before the local variables that's checked upon
826     return from the function to see if it has been overwritten. A
827     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
828     or not.
829
830     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
831     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
832     function will have an ``ssp`` attribute.
833 ``sspreq``
834     This attribute indicates that the function should *always* emit a
835     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
836     attribute.
837
838     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
839     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
840     ``ssp`` attribute, then the resulting function will have an
841     ``sspreq`` attribute.
842 ``uwtable``
843     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
844     an unwind table entry be produce for this function even if we can
845     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
846     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
847     units.
848 ``noduplicate``
849     This attribute indicates that calls to the function cannot be
850     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
851     within its parent function, but may not be duplicated within
852     its parent function.
853
854     A function containing a ``noduplicate`` call may still
855     be an inlining candidate, provided that the call is not
856     duplicated by inlining. That implies that the function has
857     internal linkage and only has one call site, so the original
858     call is dead after inlining.
859
860 .. _moduleasm:
861
862 Module-Level Inline Assembly
863 ----------------------------
864
865 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
866 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
867 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
868 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
869
870 .. code-block:: llvm
871
872     module asm "inline asm code goes here"
873     module asm "more can go here"
874
875 The strings can contain any character by escaping non-printable
876 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
877 two digit hex code for the number.
878
879 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
880 assembly code is generated.
881
882 Data Layout
883 -----------
884
885 A module may specify a target specific data layout string that specifies
886 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
887 simply:
888
889 .. code-block:: llvm
890
891     target datalayout = "layout specification"
892
893 The *layout specification* consists of a list of specifications
894 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
895 with a letter and may include other information after the letter to
896 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
897 as follows:
898
899 ``E``
900     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
901     the bits with the most significance have the lowest address
902     location.
903 ``e``
904     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
905     is, the bits with the least significance have the lowest address
906     location.
907 ``S<size>``
908     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
909     promotion of stack variables is limited to the natural stack
910     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
911     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
912     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
913     alignment promotions.
914 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
915     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
916     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
917     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
918     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
919     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
920     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
921 ``i<size>:<abi>:<pref>``
922     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
923     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
924 ``v<size>:<abi>:<pref>``
925     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
926     ``<size>``.
927 ``f<size>:<abi>:<pref>``
928     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
929     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
930     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
931     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
932     targets.
933 ``a<size>:<abi>:<pref>``
934     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
935     ``<size>``.
936 ``s<size>:<abi>:<pref>``
937     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
938     ``<size>``.
939 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
940     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
941     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
942     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
943     this set are considered to support most general arithmetic operations
944     efficiently.
945
946 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
947 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
948 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
949 specifications are given in this list:
950
951 -  ``E`` - big endian
952 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
953 -  ``p1:32:32:32`` - 32-bit pointers with 32-bit alignment for address
954    space 1
955 -  ``p2:16:32:32`` - 16-bit pointers with 32-bit alignment for address
956    space 2
957 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
958 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
959 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
960 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
961 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
962    alignment of 64-bits
963 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
964 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
965 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
966 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
967 -  ``a0:0:1`` - aggregates are 8-bit aligned
968 -  ``s0:64:64`` - stack objects are 64-bit aligned
969
970 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
971 following rules:
972
973 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
974    that specification is used.
975 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
976    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
977    sought type is used. If none of the specifications are larger than
978    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
979    given the default specifications above, the i7 type will use the
980    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
981    alignment of i64 (largest specified).
982 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
983    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
984    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
985    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
986
987 The function of the data layout string may not be what you expect.
988 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
989 the code generator should use.
990
991 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
992 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
993 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
994 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
995 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
996 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
997 that require precise layout information, but this also prevents those
998 optimizations from introducing target specificity into the IR.
999
1000 .. _pointeraliasing:
1001
1002 Pointer Aliasing Rules
1003 ----------------------
1004
1005 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1006 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1007 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1008 to the following rules:
1009
1010 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1011    value it is *based* on.
1012 -  An address of a global variable is associated with the address range
1013    of the variable's storage.
1014 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1015    address range of the allocated storage.
1016 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1017    address.
1018 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1019    a function not defined within LLVM may be associated with address
1020    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1021    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1022    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1023
1024 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1025 following rules:
1026
1027 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1028    on the first operand of the ``getelementptr``.
1029 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1030    ``bitcast``.
1031 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1032    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1033    the pointer's value.
1034 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1035
1036 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1037 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1038
1039 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1040 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1041 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1042 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1043 alignment of the store.
1044
1045 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1046 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1047 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1048 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1049 alias analysis.
1050
1051 .. _volatile:
1052
1053 Volatile Memory Accesses
1054 ------------------------
1055
1056 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1057 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1058 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1059 volatile operations or change their order of execution relative to other
1060 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1061 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1062 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1063
1064 .. _memmodel:
1065
1066 Memory Model for Concurrent Operations
1067 --------------------------------------
1068
1069 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1070 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1071 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1072 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1073
1074 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1075
1076 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1077 that
1078
1079 -  Is a superset of single-thread program order, and
1080 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1081    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1082    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1083    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1084    Constraints <ordering>`).
1085
1086 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1087 between a thread and signals executing inside that thread.
1088
1089 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1090 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1091 (defined) write operations (store instructions, atomic
1092 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1093 section, initialized globals are considered to have a write of the
1094 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1095 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1096 may see any write to the same byte, except:
1097
1098 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1099    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1100    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1101 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1102    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1103
1104 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1105
1106 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1107    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1108    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1109    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1110    synchronization.)
1111 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1112    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1113 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1114    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1115 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1116    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1117    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1118    constraints on how the choice is made.
1119 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1120
1121 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1122 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1123 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1124 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1125 than one instruction to read the series of bytes.
1126
1127 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1128 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1129 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1130 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1131 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1132 from an address, introducing a store can change a load that may see
1133 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1134
1135 .. _ordering:
1136
1137 Atomic Memory Ordering Constraints
1138 ----------------------------------
1139
1140 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1141 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1142 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1143 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1144 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1145 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1146 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1147 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1148 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1149 differently since they don't take an address. See that instruction's
1150 documentation for details.
1151
1152 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1153 :doc:`Atomics`.
1154
1155 ``unordered``
1156     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1157     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1158     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1159     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1160     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1161     to make them atomic in any interesting way.
1162 ``monotonic``
1163     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1164     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1165     address. All modification orders must be compatible with the
1166     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1167     orders can be combined to a global total order for the whole program
1168     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1169     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1170     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1171     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1172     happens before another atomic read of the same address, the later
1173     read must see the same value or a later value in the address's
1174     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1175     stronger) operations on the same address. If an address is written
1176     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1177     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1178     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1179     ``memory_order_relaxed``.
1180 ``acquire``
1181     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1182     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1183     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1184 ``release``
1185     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1186     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1187     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1188     complete description; see the C++0x definition of a release
1189     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1190     ``memory_order_release``.
1191 ``acq_rel`` (acquire+release)
1192     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1193     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1194 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1195     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1196     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1197     writes), there is a global total order on all
1198     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1199     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1200     modification orders of all the affected addresses. Each
1201     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1202     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1203     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1204
1205 .. _singlethread:
1206
1207 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1208 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1209 other operations running in the same thread (for example, in signal
1210 handlers).
1211
1212 .. _fastmath:
1213
1214 Fast-Math Flags
1215 ---------------
1216
1217 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1218 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1219 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1220 otherwise unsafe floating point operations
1221
1222 ``nnan``
1223    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1224    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1225    NaNs, but the value of the result is undefined.
1226
1227 ``ninf``
1228    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1229    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1230    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1231
1232 ``nsz``
1233    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1234    argument or result as insignificant.
1235
1236 ``arcp``
1237    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1238    argument rather than perform division.
1239
1240 ``fast``
1241    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1242    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1243    flag implies all the others.
1244
1245 .. _typesystem:
1246
1247 Type System
1248 ===========
1249
1250 The LLVM type system is one of the most important features of the
1251 intermediate representation. Being typed enables a number of
1252 optimizations to be performed on the intermediate representation
1253 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1254 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1255 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1256 not feasible to perform on normal three address code representations.
1257
1258 Type Classifications
1259 --------------------
1260
1261 The types fall into a few useful classifications:
1262
1263
1264 .. list-table::
1265    :header-rows: 1
1266
1267    * - Classification
1268      - Types
1269
1270    * - :ref:`integer <t_integer>`
1271      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1272        ``i64``, ...
1273
1274    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1275      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1276        ``ppc_fp128``
1277
1278
1279    * - first class
1280
1281        .. _t_firstclass:
1282
1283      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1284        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1285        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1286        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1287
1288    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1289      - :ref:`label <t_label>`,
1290        :ref:`void <t_void>`,
1291        :ref:`integer <t_integer>`,
1292        :ref:`floating point <t_floating>`,
1293        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1294        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1295
1296    * - :ref:`derived <t_derived>`
1297      - :ref:`array <t_array>`,
1298        :ref:`function <t_function>`,
1299        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1300        :ref:`structure <t_struct>`,
1301        :ref:`vector <t_vector>`,
1302        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1303
1304 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1305 Values of these types are the only ones which can be produced by
1306 instructions.
1307
1308 .. _t_primitive:
1309
1310 Primitive Types
1311 ---------------
1312
1313 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1314 system.
1315
1316 .. _t_integer:
1317
1318 Integer Type
1319 ^^^^^^^^^^^^
1320
1321 Overview:
1322 """""""""
1323
1324 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1325 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1326 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1327
1328 Syntax:
1329 """""""
1330
1331 ::
1332
1333       iN
1334
1335 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1336 value.
1337
1338 Examples:
1339 """""""""
1340
1341 +----------------+------------------------------------------------+
1342 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1343 +----------------+------------------------------------------------+
1344 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1345 +----------------+------------------------------------------------+
1346 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1347 +----------------+------------------------------------------------+
1348
1349 .. _t_floating:
1350
1351 Floating Point Types
1352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1353
1354 .. list-table::
1355    :header-rows: 1
1356
1357    * - Type
1358      - Description
1359
1360    * - ``half``
1361      - 16-bit floating point value
1362
1363    * - ``float``
1364      - 32-bit floating point value
1365
1366    * - ``double``
1367      - 64-bit floating point value
1368
1369    * - ``fp128``
1370      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1371
1372    * - ``x86_fp80``
1373      -  80-bit floating point value (X87)
1374
1375    * - ``ppc_fp128``
1376      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1377
1378 .. _t_x86mmx:
1379
1380 X86mmx Type
1381 ^^^^^^^^^^^
1382
1383 Overview:
1384 """""""""
1385
1386 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1387 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1388 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1389 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1390 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1391 of this type.
1392
1393 Syntax:
1394 """""""
1395
1396 ::
1397
1398       x86mmx
1399
1400 .. _t_void:
1401
1402 Void Type
1403 ^^^^^^^^^
1404
1405 Overview:
1406 """""""""
1407
1408 The void type does not represent any value and has no size.
1409
1410 Syntax:
1411 """""""
1412
1413 ::
1414
1415       void
1416
1417 .. _t_label:
1418
1419 Label Type
1420 ^^^^^^^^^^
1421
1422 Overview:
1423 """""""""
1424
1425 The label type represents code labels.
1426
1427 Syntax:
1428 """""""
1429
1430 ::
1431
1432       label
1433
1434 .. _t_metadata:
1435
1436 Metadata Type
1437 ^^^^^^^^^^^^^
1438
1439 Overview:
1440 """""""""
1441
1442 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1443 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1444
1445 Syntax:
1446 """""""
1447
1448 ::
1449
1450       metadata
1451
1452 .. _t_derived:
1453
1454 Derived Types
1455 -------------
1456
1457 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1458 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1459 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1460 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1461 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1462 as the element type of another array.
1463
1464 .. _t_aggregate:
1465
1466 Aggregate Types
1467 ^^^^^^^^^^^^^^^
1468
1469 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1470 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1471 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1472 aggregate types.
1473
1474 .. _t_array:
1475
1476 Array Type
1477 ^^^^^^^^^^
1478
1479 Overview:
1480 """""""""
1481
1482 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1483 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1484 elements) and an underlying data type.
1485
1486 Syntax:
1487 """""""
1488
1489 ::
1490
1491       [<# elements> x <elementtype>]
1492
1493 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1494 be any type with a size.
1495
1496 Examples:
1497 """""""""
1498
1499 +------------------+--------------------------------------+
1500 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1501 +------------------+--------------------------------------+
1502 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1503 +------------------+--------------------------------------+
1504 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1505 +------------------+--------------------------------------+
1506
1507 Here are some examples of multidimensional arrays:
1508
1509 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1510 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1511 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1512 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1513 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1514 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1515 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1516
1517 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1518 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1519 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1520 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1521 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1522 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1523 example.
1524
1525 .. _t_function:
1526
1527 Function Type
1528 ^^^^^^^^^^^^^
1529
1530 Overview:
1531 """""""""
1532
1533 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1534 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1535 of a function type is a first class type or a void type.
1536
1537 Syntax:
1538 """""""
1539
1540 ::
1541
1542       <returntype> (<parameter list>)
1543
1544 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1545 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1546 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1547 Variable argument functions can access their arguments with the
1548 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1549 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1550
1551 Examples:
1552 """""""""
1553
1554 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1555 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1556 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1557 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1558 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1559 | ``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. |
1560 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1561 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1562 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1563
1564 .. _t_struct:
1565
1566 Structure Type
1567 ^^^^^^^^^^^^^^
1568
1569 Overview:
1570 """""""""
1571
1572 The structure type is used to represent a collection of data members
1573 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1574 a size.
1575
1576 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1577 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1578 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1579 '``insertvalue``' instructions.
1580
1581 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1582 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1583 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1584 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1585 required to match what the underlying code generator expects.
1586
1587 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1588 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1589 identified types are always defined at the top level with a name.
1590 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1591 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1592 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1593
1594 Syntax:
1595 """""""
1596
1597 ::
1598
1599       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1600       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1601
1602 Examples:
1603 """""""""
1604
1605 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1606 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1607 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1608 | ``{ 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``.  |
1609 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1610 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1611 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1612
1613 .. _t_opaque:
1614
1615 Opaque Structure Types
1616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1617
1618 Overview:
1619 """""""""
1620
1621 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1622 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1623 notion of a forward declared structure.
1624
1625 Syntax:
1626 """""""
1627
1628 ::
1629
1630       %X = type opaque
1631       %52 = type opaque
1632
1633 Examples:
1634 """""""""
1635
1636 +--------------+-------------------+
1637 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1638 +--------------+-------------------+
1639
1640 .. _t_pointer:
1641
1642 Pointer Type
1643 ^^^^^^^^^^^^
1644
1645 Overview:
1646 """""""""
1647
1648 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1649 commonly used to reference objects in memory.
1650
1651 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1652 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1653 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1654 are target-specific.
1655
1656 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1657 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1658
1659 Syntax:
1660 """""""
1661
1662 ::
1663
1664       <type> *
1665
1666 Examples:
1667 """""""""
1668
1669 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1670 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1671 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1672 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1673 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1674 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1675 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1676
1677 .. _t_vector:
1678
1679 Vector Type
1680 ^^^^^^^^^^^
1681
1682 Overview:
1683 """""""""
1684
1685 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1686 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1687 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1688 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1689 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1690
1691 Syntax:
1692 """""""
1693
1694 ::
1695
1696       < <# elements> x <elementtype> >
1697
1698 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1699 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1700 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1701
1702 Examples:
1703 """""""""
1704
1705 +-------------------+--------------------------------------------------+
1706 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1707 +-------------------+--------------------------------------------------+
1708 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1709 +-------------------+--------------------------------------------------+
1710 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1711 +-------------------+--------------------------------------------------+
1712 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1713 +-------------------+--------------------------------------------------+
1714
1715 Constants
1716 =========
1717
1718 LLVM has several different basic types of constants. This section
1719 describes them all and their syntax.
1720
1721 Simple Constants
1722 ----------------
1723
1724 **Boolean constants**
1725     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1726     of the ``i1`` type.
1727 **Integer constants**
1728     Standard integers (such as '4') are constants of the
1729     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1730     integer types.
1731 **Floating point constants**
1732     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1733     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1734     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1735     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1736     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1737     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1738     point <t_floating>` type.
1739 **Null pointer constants**
1740     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1741     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1742
1743 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1744 floating point constants. For example, the form
1745 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1746 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1747 constants are required (and the only time that they are generated by the
1748 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1749 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1750 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1751 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1752 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1753
1754 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1755 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1756 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1757 must, however, be exactly representable as IEE754 half and single
1758 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1759 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1760 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1761 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1762 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1763 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
1764 supported target uses this format. Long doubles will only work if they
1765 match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
1766 (half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
1767 digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
1768
1769 There are no constants of type x86mmx.
1770
1771 Complex Constants
1772 -----------------
1773
1774 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1775 constants and smaller complex constants.
1776
1777 **Structure constants**
1778     Structure constants are represented with notation similar to
1779     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1780     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1781     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1782     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1783     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1784     must match those specified by the type.
1785 **Array constants**
1786     Array constants are represented with notation similar to array type
1787     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1788     square brackets (``[]``)). For example:
1789     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1790     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1791     match those specified by the type.
1792 **Vector constants**
1793     Vector constants are represented with notation similar to vector
1794     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1795     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1796     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1797     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1798     elements must match those specified by the type.
1799 **Zero initialization**
1800     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1801     value to zero of *any* type, including scalar and
1802     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1803     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1804     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1805 **Metadata node**
1806     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1807     type <t_metadata>`. For example:
1808     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1809     constants that are meant to be interpreted as part of the
1810     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1811     information such as debug info.
1812
1813 Global Variable and Function Addresses
1814 --------------------------------------
1815
1816 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1817 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1818 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1819 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1820 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1821 file:
1822
1823 .. code-block:: llvm
1824
1825     @X = global i32 17
1826     @Y = global i32 42
1827     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1828
1829 .. _undefvalues:
1830
1831 Undefined Values
1832 ----------------
1833
1834 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1835 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1836 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1837 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1838
1839 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1840 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1841 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1842 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1843
1844 .. code-block:: llvm
1845
1846       %A = add %X, undef
1847       %B = sub %X, undef
1848       %C = xor %X, undef
1849     Safe:
1850       %A = undef
1851       %B = undef
1852       %C = undef
1853
1854 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1855 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1856
1857 .. code-block:: llvm
1858
1859       %A = or %X, undef
1860       %B = and %X, undef
1861     Safe:
1862       %A = -1
1863       %B = 0
1864     Unsafe:
1865       %A = undef
1866       %B = undef
1867
1868 These logical operations have bits that are not always affected by the
1869 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1870 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1871 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1872 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1873 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1874 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1875 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1876 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1877
1878 .. code-block:: llvm
1879
1880       %A = select undef, %X, %Y
1881       %B = select undef, 42, %Y
1882       %C = select %X, %Y, undef
1883     Safe:
1884       %A = %X     (or %Y)
1885       %B = 42     (or %Y)
1886       %C = %Y
1887     Unsafe:
1888       %A = undef
1889       %B = undef
1890       %C = undef
1891
1892 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1893 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1894 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1895 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1896 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1897 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1898 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1899
1900 .. code-block:: llvm
1901
1902       %A = xor undef, undef
1903
1904       %B = undef
1905       %C = xor %B, %B
1906
1907       %D = undef
1908       %E = icmp lt %D, 4
1909       %F = icmp gte %D, 4
1910
1911     Safe:
1912       %A = undef
1913       %B = undef
1914       %C = undef
1915       %D = undef
1916       %E = undef
1917       %F = undef
1918
1919 This example points out that two '``undef``' operands are not
1920 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
1921 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
1922 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
1923 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
1924 its value over its "live range". This is true because the variable
1925 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
1926 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
1927 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
1928 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
1929 uses with" concept would not hold.
1930
1931 .. code-block:: llvm
1932
1933       %A = fdiv undef, %X
1934       %B = fdiv %X, undef
1935     Safe:
1936       %A = undef
1937     b: unreachable
1938
1939 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
1940 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
1941 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
1942 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
1943 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
1944 However, in the second example, we can make a more aggressive
1945 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
1946 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
1947 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
1948 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
1949 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
1950 optimizer can assume that it occurs in dead code.
1951
1952 .. code-block:: llvm
1953
1954     a:  store undef -> %X
1955     b:  store %X -> undef
1956     Safe:
1957     a: <deleted>
1958     b: unreachable
1959
1960 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
1961 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
1962 value is overwritten with bits that happen to match what was already
1963 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
1964 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
1965
1966 .. _poisonvalues:
1967
1968 Poison Values
1969 -------------
1970
1971 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
1972 they also represent the fact that an instruction or constant expression
1973 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
1974 which results in undefined behavior.
1975
1976 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
1977 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
1978 the ``nsw`` flag.
1979
1980 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
1981
1982 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
1983 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
1984    their dynamic predecessor basic block.
1985 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
1986    in the dynamic callers of their functions.
1987 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
1988    instructions that dynamically transfer control back to them.
1989 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
1990    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
1991    call instructions that dynamically transfer control back to them.
1992 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
1993    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
1994    (including loads and stores implied by intrinsics such as
1995    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
1996 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
1997    most recent preceding instruction with externally visible side
1998    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
1999    operations <volatile>`.)
2000 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2001    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2002    multiple successors and the instruction is always executed when
2003    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2004    when control is transferred to another.
2005 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2006    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2007    be different if the terminator had transferred control to a different
2008    successor.
2009 -  Dependence is transitive.
2010
2011 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2012 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2013 on a poison value has undefined behavior.
2014
2015 Here are some examples:
2016
2017 .. code-block:: llvm
2018
2019     entry:
2020       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2021       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2022       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2023       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2024
2025       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2026       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2027
2028       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2029
2030       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2031       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2032       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2033       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2034
2035       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2036       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2037
2038     true:
2039       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2040                                            ; it has undefined behavior.
2041       br label %end
2042
2043     end:
2044       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2045                                            ; Both edges into this PHI are
2046                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2047                                            ; always results in a poison value.
2048
2049       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2050                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2051                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2052
2053       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2054                                            ; The same branch again, but this time the
2055                                            ; true block doesn't have side effects.
2056
2057     second_true:
2058       ; No side effects!
2059       ret void
2060
2061     second_end:
2062       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2063                                            ; on the store in %end. Also, it is
2064                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2065                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2066                                            ; behavior in this example).
2067
2068 .. _blockaddress:
2069
2070 Addresses of Basic Blocks
2071 -------------------------
2072
2073 ``blockaddress(@function, %block)``
2074
2075 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2076 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2077 Taking the address of the entry block is illegal.
2078
2079 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2080 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2081 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2082 undefined behavior — though, again, comparison against null is ok, and
2083 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2084 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2085 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2086 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2087 instruction.
2088
2089 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2090 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2091
2092 Constant Expressions
2093 --------------------
2094
2095 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2096 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2097 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2098 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2099 The following is the syntax for constant expressions:
2100
2101 ``trunc (CST to TYPE)``
2102     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2103     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2104 ``zext (CST to TYPE)``
2105     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2106     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2107 ``sext (CST to TYPE)``
2108     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2109     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2110 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2111     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2112     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2113     must be floating point.
2114 ``fpext (CST to TYPE)``
2115     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2116     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2117     floating point.
2118 ``fptoui (CST to TYPE)``
2119     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2120     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2121     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2122     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2123     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2124 ``fptosi (CST to TYPE)``
2125     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2126     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2127     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2128     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2129     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2130 ``uitofp (CST to TYPE)``
2131     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2132     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2133     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2134     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2135     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2136 ``sitofp (CST to TYPE)``
2137     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2138     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2139     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2140     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2141     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2142 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2143     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2144     constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2145     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2146     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2147 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2148     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2149     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2150     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2151     This one is *really* dangerous!
2152 ``bitcast (CST to TYPE)``
2153     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2154     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2155     instruction <i_bitcast>`.
2156 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2157     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2158     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2159     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2160     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2161 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2162     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2163 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2164     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2165 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2166     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2167 ``extractelement (VAL, IDX)``
2168     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2169     constants.
2170 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2171     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2172     constants.
2173 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2174     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2175     constants.
2176 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2177     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2178     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2179     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2180     least one index value must be specified.
2181 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2182     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2183     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2184     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2185     value must be specified.
2186 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2187     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2188     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2189     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2190     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2191     operations on floating point values are allowed).
2192
2193 Other Values
2194 ============
2195
2196 Inline Assembler Expressions
2197 ----------------------------
2198
2199 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2200 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2201 value represents the inline assembler as a string (containing the
2202 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2203 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2204 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2205 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2206 assembler expression is:
2207
2208 .. code-block:: llvm
2209
2210     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2211
2212 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2213 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2214 Thus, typically we have:
2215
2216 .. code-block:: llvm
2217
2218     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2219
2220 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2221 marked as having side effects. This is done through the use of the
2222 '``sideeffect``' keyword, like so:
2223
2224 .. code-block:: llvm
2225
2226     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2227
2228 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2229 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2230 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2231 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2232 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2233 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2234
2235 .. code-block:: llvm
2236
2237     call void asm alignstack "eieio", ""()
2238
2239 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2240 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2241 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2242 the only supported dialects. An example is:
2243
2244 .. code-block:: llvm
2245
2246     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2247
2248 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2249 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2250 keyword last.
2251
2252 Inline Asm Metadata
2253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2254
2255 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2256 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2257 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2258 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2259 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2260 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2261 it. For example:
2262
2263 .. code-block:: llvm
2264
2265     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2266     ...
2267     !42 = !{ i32 1234567 }
2268
2269 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2270 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2271 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2272 occurs on.
2273
2274 .. _metadata:
2275
2276 Metadata Nodes and Metadata Strings
2277 -----------------------------------
2278
2279 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2280 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2281 code generator. One example application of metadata is source-level
2282 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2283 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2284 preceding exclamation point ('``!``').
2285
2286 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2287 contain any character by escaping non-printable characters with
2288 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2289 "``!"test\00"``".
2290
2291 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2292 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2293 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2294 their operand. For example:
2295
2296 .. code-block:: llvm
2297
2298     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2299
2300 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2301 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2302 example:
2303
2304 .. code-block:: llvm
2305
2306     !foo =  metadata !{!4, !3}
2307
2308 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2309 function is using two metadata arguments:
2310
2311 .. code-block:: llvm
2312
2313     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2314
2315 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2316 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2317
2318 .. code-block:: llvm
2319
2320     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2321
2322 More information about specific metadata nodes recognized by the
2323 optimizers and code generator is found below.
2324
2325 '``tbaa``' Metadata
2326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2327
2328 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2329 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2330 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2331 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2332 custom alias analysis behavior for other languages.
2333
2334 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2335 to three fields, e.g.:
2336
2337 .. code-block:: llvm
2338
2339     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2340     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2341     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2342     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2343
2344 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2345 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2346 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2347 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2348 common names.
2349
2350 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2351 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2352 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2353 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2354 from multiple front-ends is handled conservatively.
2355
2356 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2357 indicates that the type is "constant" (meaning
2358 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2359 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2360
2361 '``tbaa.struct``' Metadata
2362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2363
2364 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2365 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2366 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2367 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2368 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2369 of the aggregate.
2370
2371 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2372 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2373
2374 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2375 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2376 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2377 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2378 its tbaa tag. e.g.:
2379
2380 .. code-block:: llvm
2381
2382     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2383
2384 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2385 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2386 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2387
2388 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2389 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2390 does not carry useful data and need not be preserved.
2391
2392 '``fpmath``' Metadata
2393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2394
2395 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2396 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2397 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2398 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2399 it. ULP is defined as follows:
2400
2401     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2402     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2403     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2404     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2405     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2406
2407 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2408 number representing the maximum relative error, for example:
2409
2410 .. code-block:: llvm
2411
2412     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2413
2414 '``range``' Metadata
2415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2416
2417 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2418 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2419 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2420 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2421 pair has the following properties:
2422
2423 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2424 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2425 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2426 -  The range is allowed to wrap.
2427 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2428    ``a!=b``.
2429
2430 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2431 they must be non-contiguous.
2432
2433 Examples:
2434
2435 .. code-block:: llvm
2436
2437       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2438       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2439       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2440       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2441     ...
2442     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2443     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2444     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2445     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2446
2447 Module Flags Metadata
2448 =====================
2449
2450 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2451 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2452 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2453 this. These flags are in the form of key / value pairs — much like a
2454 dictionary — making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2455 look it up.
2456
2457 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2458 Each triplet has the following form:
2459
2460 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2461    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2462    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2463    described below.
2464 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2465    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2466    including entries with the **Require** behavior).
2467 -  The third element is the value of the flag.
2468
2469 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2470 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2471 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2472 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2473 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2474 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2475
2476 The following behaviors are supported:
2477
2478 .. list-table::
2479    :header-rows: 1
2480    :widths: 10 90
2481
2482    * - Value
2483      - Behavior
2484
2485    * - 1
2486      - **Error**
2487            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2488            is that of the operands.
2489
2490    * - 2
2491      - **Warning**
2492            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2493            operand for the flag from the first module being linked.
2494
2495    * - 3
2496      - **Require**
2497            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2498            specified value after linking is performed. The value must be a
2499            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2500            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2501            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2502            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2503            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2504
2505    * - 4
2506      - **Override**
2507            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2508            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2509            differ, an error will be emitted.
2510
2511 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2512 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2513 value) or **Override**.
2514
2515 An example of module flags:
2516
2517 .. code-block:: llvm
2518
2519     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2520     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2521     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2522     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2523       metadata !{
2524         metadata !"foo", i32 1
2525       }
2526     }
2527     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2528
2529 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2530    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2531    values are not equal.
2532
2533 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2534    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2535    '37'.
2536
2537 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2538    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2539    warning if their values are not equal.
2540
2541 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2542
2543    ::
2544
2545        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2546
2547    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2548    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2549    performed.
2550
2551 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2552 ----------------------------------------------------
2553
2554 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2555 collection in a special section called "image info". The metadata
2556 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2557 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2558 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2559 be merged rather than appended together.
2560
2561 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2562 following key-value pairs:
2563
2564 .. list-table::
2565    :header-rows: 1
2566    :widths: 30 70
2567
2568    * - Key
2569      - Value
2570
2571    * - ``Objective-C Version``
2572      - **[Required]** — The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2573
2574    * - ``Objective-C Image Info Version``
2575      - **[Required]** — The version of the image info section. Currently
2576        always 0.
2577
2578    * - ``Objective-C Image Info Section``
2579      - **[Required]** — The section to place the metadata. Valid values are
2580        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2581        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2582        Objective-C ABI version 2.
2583
2584    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2585      - **[Required]** — Specifies whether garbage collection is supported or
2586        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2587        collection supported.
2588
2589    * - ``Objective-C GC Only``
2590      - **[Optional]** — Specifies that only garbage collection is supported.
2591        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2592        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2593
2594 Some important flag interactions:
2595
2596 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2597    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2598    2, then the resulting module has the
2599    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2600 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2601    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2602
2603 Intrinsic Global Variables
2604 ==========================
2605
2606 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2607 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2608 All globals of this sort should have a section specified as
2609 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2610 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2611
2612 The '``llvm.used``' Global Variable
2613 -----------------------------------
2614
2615 The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
2616 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2617 pointers to global variables and functions which may optionally have a
2618 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2619 use of it is:
2620
2621 .. code-block:: llvm
2622
2623     @X = global i8 4
2624     @Y = global i32 123
2625
2626     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2627        i8* @X,
2628        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2629     ], section "llvm.metadata"
2630
2631 If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
2632 compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
2633 there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
2634 variable has internal linkage and no references other than that from the
2635 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
2636 represent references from inline asms and other things the compiler
2637 cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2638
2639 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2640 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2641 molesting the symbol.
2642
2643 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2644 --------------------------------------------
2645
2646 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2647 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2648 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2649 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2650 by ``@llvm.used``.
2651
2652 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2653 and should not be exposed to source languages.
2654
2655 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2656 -------------------------------------------
2657
2658 .. code-block:: llvm
2659
2660     %0 = type { i32, void ()* }
2661     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2662
2663 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2664 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2665 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2666 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2667 is not defined.
2668
2669 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2670 -------------------------------------------
2671
2672 .. code-block:: llvm
2673
2674     %0 = type { i32, void ()* }
2675     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2676
2677 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2678 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2679 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2680 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2681 defined.
2682
2683 Instruction Reference
2684 =====================
2685
2686 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2687 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2688 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2689 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2690 :ref:`other instructions <otherops>`.
2691
2692 .. _terminators:
2693
2694 Terminator Instructions
2695 -----------------------
2696
2697 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2698 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2699 block should be executed after the current block is finished. These
2700 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2701 control flow, not values (the one exception being the
2702 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2703
2704 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2705 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2706 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2707 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2708
2709 .. _i_ret:
2710
2711 '``ret``' Instruction
2712 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2713
2714 Syntax:
2715 """""""
2716
2717 ::
2718
2719       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2720       ret void                 ; Return from void function
2721
2722 Overview:
2723 """""""""
2724
2725 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2726 a value) from a function back to the caller.
2727
2728 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2729 value and then causes control flow, and one that just causes control
2730 flow to occur.
2731
2732 Arguments:
2733 """"""""""
2734
2735 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2736 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2737 class <t_firstclass>`' type.
2738
2739 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2740 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2741 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2742 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2743 value.
2744
2745 Semantics:
2746 """"""""""
2747
2748 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
2749 the calling function's context. If the caller is a
2750 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
2751 instruction after the call. If the caller was an
2752 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
2753 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
2754 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
2755 value.
2756
2757 Example:
2758 """"""""
2759
2760 .. code-block:: llvm
2761
2762       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
2763       ret void                        ; Return from a void function
2764       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
2765
2766 .. _i_br:
2767
2768 '``br``' Instruction
2769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2770
2771 Syntax:
2772 """""""
2773
2774 ::
2775
2776       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
2777       br label <dest>          ; Unconditional branch
2778
2779 Overview:
2780 """""""""
2781
2782 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
2783 different basic block in the current function. There are two forms of
2784 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
2785 unconditional branch.
2786
2787 Arguments:
2788 """"""""""
2789
2790 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
2791 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
2792 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
2793
2794 Semantics:
2795 """"""""""
2796
2797 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
2798 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
2799 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
2800 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
2801
2802 Example:
2803 """"""""
2804
2805 .. code-block:: llvm
2806
2807     Test:
2808       %cond = icmp eq i32 %a, %b
2809       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
2810     IfEqual:
2811       ret i32 1
2812     IfUnequal:
2813       ret i32 0
2814
2815 .. _i_switch:
2816
2817 '``switch``' Instruction
2818 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2819
2820 Syntax:
2821 """""""
2822
2823 ::
2824
2825       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
2826
2827 Overview:
2828 """""""""
2829
2830 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
2831 several different places. It is a generalization of the '``br``'
2832 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
2833 destinations.
2834
2835 Arguments:
2836 """"""""""
2837
2838 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
2839 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
2840 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
2841 is not allowed to contain duplicate constant entries.
2842
2843 Semantics:
2844 """"""""""
2845
2846 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
2847 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
2848 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
2849 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
2850 to the default destination.
2851
2852 Implementation:
2853 """""""""""""""
2854
2855 Depending on properties of the target machine and the particular
2856 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
2857 different ways. For example, it could be generated as a series of
2858 chained conditional branches or with a lookup table.
2859
2860 Example:
2861 """"""""
2862
2863 .. code-block:: llvm
2864
2865      ; Emulate a conditional br instruction
2866      %Val = zext i1 %value to i32
2867      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
2868
2869      ; Emulate an unconditional br instruction
2870      switch i32 0, label %dest [ ]
2871
2872      ; Implement a jump table:
2873      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
2874                                          i32 1, label %onone
2875                                          i32 2, label %ontwo ]
2876
2877 .. _i_indirectbr:
2878
2879 '``indirectbr``' Instruction
2880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2881
2882 Syntax:
2883 """""""
2884
2885 ::
2886
2887       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
2888
2889 Overview:
2890 """""""""
2891
2892 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
2893 label within the current function, whose address is specified by
2894 "``address``". Address must be derived from a
2895 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
2896
2897 Arguments:
2898 """"""""""
2899
2900 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
2901 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
2902 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
2903 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
2904
2905 This destination list is required so that dataflow analysis has an
2906 accurate understanding of the CFG.
2907
2908 Semantics:
2909 """"""""""
2910
2911 Control transfers to the block specified in the address argument. All
2912 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
2913 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
2914 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
2915
2916 Implementation:
2917 """""""""""""""
2918
2919 This is typically implemented with a jump through a register.
2920
2921 Example:
2922 """"""""
2923
2924 .. code-block:: llvm
2925
2926      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
2927
2928 .. _i_invoke:
2929
2930 '``invoke``' Instruction
2931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2932
2933 Syntax:
2934 """""""
2935
2936 ::
2937
2938       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
2939                     to label <normal label> unwind label <exception label>
2940
2941 Overview:
2942 """""""""
2943
2944 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
2945 function, with the possibility of control flow transfer to either the
2946 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
2947 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
2948 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
2949 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
2950 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
2951 nearest "exception" label.
2952
2953 The '``exception``' label is a `landing
2954 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
2955 '``exception``' label is required to have the
2956 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
2957 information about the behavior of the program after unwinding happens,
2958 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
2959 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
2960 instruction, so that the important information contained within the
2961 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
2962
2963 Arguments:
2964 """"""""""
2965
2966 This instruction requires several arguments:
2967
2968 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
2969    convention <callingconv>` the call should use. If none is
2970    specified, the call defaults to using C calling conventions.
2971 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
2972    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
2973    are valid here.
2974 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
2975    function value being invoked. In most cases, this is a direct
2976    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
2977    branching off an arbitrary pointer to function value.
2978 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
2979    function to be invoked.
2980 #. '``function args``': argument list whose types match the function
2981    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
2982    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
2983    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
2984    extra arguments can be specified.
2985 #. '``normal label``': the label reached when the called function
2986    executes a '``ret``' instruction.
2987 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
2988    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
2989    mechanism.
2990 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
2991    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
2992    attributes are valid here.
2993
2994 Semantics:
2995 """"""""""
2996
2997 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
2998 instruction in most regards. The primary difference is that it
2999 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3000 library to unwind the stack.
3001
3002 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3003 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3004 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3005 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3006
3007 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3008 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3009 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3010 return value is available.
3011
3012 Example:
3013 """"""""
3014
3015 .. code-block:: llvm
3016
3017       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3018                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3019       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3020                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3021
3022 .. _i_resume:
3023
3024 '``resume``' Instruction
3025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3026
3027 Syntax:
3028 """""""
3029
3030 ::
3031
3032       resume <type> <value>
3033
3034 Overview:
3035 """""""""
3036
3037 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3038 successors.
3039
3040 Arguments:
3041 """"""""""
3042
3043 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3044 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3045 function.
3046
3047 Semantics:
3048 """"""""""
3049
3050 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3051 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3052 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3053
3054 Example:
3055 """"""""
3056
3057 .. code-block:: llvm
3058
3059       resume { i8*, i32 } %exn
3060
3061 .. _i_unreachable:
3062
3063 '``unreachable``' Instruction
3064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3065
3066 Syntax:
3067 """""""
3068
3069 ::
3070
3071       unreachable
3072
3073 Overview:
3074 """""""""
3075
3076 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3077 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3078 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3079 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3080
3081 Semantics:
3082 """"""""""
3083
3084 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3085
3086 .. _binaryops:
3087
3088 Binary Operations
3089 -----------------
3090
3091 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3092 They require two operands of the same type, execute an operation on
3093 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3094 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3095 result value has the same type as its operands.
3096
3097 There are several different binary operators:
3098
3099 .. _i_add:
3100
3101 '``add``' Instruction
3102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3103
3104 Syntax:
3105 """""""
3106
3107 ::
3108
3109       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3110       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3111       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3112       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3113
3114 Overview:
3115 """""""""
3116
3117 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3118
3119 Arguments:
3120 """"""""""
3121
3122 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3123 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3124 arguments must have identical types.
3125
3126 Semantics:
3127 """"""""""
3128
3129 The value produced is the integer sum of the two operands.
3130
3131 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3132 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3133 the result.
3134
3135 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3136 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3137
3138 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3139 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3140 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3141 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3142
3143 Example:
3144 """"""""
3145
3146 .. code-block:: llvm
3147
3148       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3149
3150 .. _i_fadd:
3151
3152 '``fadd``' Instruction
3153 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3154
3155 Syntax:
3156 """""""
3157
3158 ::
3159
3160       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3161
3162 Overview:
3163 """""""""
3164
3165 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3166
3167 Arguments:
3168 """"""""""
3169
3170 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3171 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3172 Both arguments must have identical types.
3173
3174 Semantics:
3175 """"""""""
3176
3177 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3178 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3179 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3180 optimizations:
3181
3182 Example:
3183 """"""""
3184
3185 .. code-block:: llvm
3186
3187       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3188
3189 '``sub``' Instruction
3190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3191
3192 Syntax:
3193 """""""
3194
3195 ::
3196
3197       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3198       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3199       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3200       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3201
3202 Overview:
3203 """""""""
3204
3205 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3206
3207 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3208 instruction present in most other intermediate representations.
3209
3210 Arguments:
3211 """"""""""
3212
3213 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3214 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3215 arguments must have identical types.
3216
3217 Semantics:
3218 """"""""""
3219
3220 The value produced is the integer difference of the two operands.
3221
3222 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3223 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3224 the result.
3225
3226 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3227 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3228
3229 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3230 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3231 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3232 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3233
3234 Example:
3235 """"""""
3236
3237 .. code-block:: llvm
3238
3239       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3240       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3241
3242 .. _i_fsub:
3243
3244 '``fsub``' Instruction
3245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3246
3247 Syntax:
3248 """""""
3249
3250 ::
3251
3252       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3253
3254 Overview:
3255 """""""""
3256
3257 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3258
3259 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3260 instruction present in most other intermediate representations.
3261
3262 Arguments:
3263 """"""""""
3264
3265 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3266 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3267 Both arguments must have identical types.
3268
3269 Semantics:
3270 """"""""""
3271
3272 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3273 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3274 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3275 unsafe floating point optimizations:
3276
3277 Example:
3278 """"""""
3279
3280 .. code-block:: llvm
3281
3282       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3283       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3284
3285 '``mul``' Instruction
3286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3287
3288 Syntax:
3289 """""""
3290
3291 ::
3292
3293       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3294       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3295       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3296       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3297
3298 Overview:
3299 """""""""
3300
3301 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3302
3303 Arguments:
3304 """"""""""
3305
3306 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3307 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3308 arguments must have identical types.
3309
3310 Semantics:
3311 """"""""""
3312
3313 The value produced is the integer product of the two operands.
3314
3315 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3316 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3317 bit width of the result.
3318
3319 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3320 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3321 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3322 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3323 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3324 product.
3325
3326 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3327 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3328 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3329 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3330
3331 Example:
3332 """"""""
3333
3334 .. code-block:: llvm
3335
3336       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3337
3338 .. _i_fmul:
3339
3340 '``fmul``' Instruction
3341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3342
3343 Syntax:
3344 """""""
3345
3346 ::
3347
3348       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3349
3350 Overview:
3351 """""""""
3352
3353 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3354
3355 Arguments:
3356 """"""""""
3357
3358 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3359 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3360 Both arguments must have identical types.
3361
3362 Semantics:
3363 """"""""""
3364
3365 The value produced is the floating point product of the two operands.
3366 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3367 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3368 unsafe floating point optimizations:
3369
3370 Example:
3371 """"""""
3372
3373 .. code-block:: llvm
3374
3375       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3376
3377 '``udiv``' Instruction
3378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3379
3380 Syntax:
3381 """""""
3382
3383 ::
3384
3385       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3386       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3387
3388 Overview:
3389 """""""""
3390
3391 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3392
3393 Arguments:
3394 """"""""""
3395
3396 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3397 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3398 arguments must have identical types.
3399
3400 Semantics:
3401 """"""""""
3402
3403 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3404
3405 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3406 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3407
3408 Division by zero leads to undefined behavior.
3409
3410 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3411 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3412 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3413
3414 Example:
3415 """"""""
3416
3417 .. code-block:: llvm
3418
3419       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3420
3421 '``sdiv``' Instruction
3422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3423
3424 Syntax:
3425 """""""
3426
3427 ::
3428
3429       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3430       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3431
3432 Overview:
3433 """""""""
3434
3435 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3436
3437 Arguments:
3438 """"""""""
3439
3440 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3441 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3442 arguments must have identical types.
3443
3444 Semantics:
3445 """"""""""
3446
3447 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3448 rounded towards zero.
3449
3450 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3451 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3452
3453 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3454 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3455 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3456
3457 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3458 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3459
3460 Example:
3461 """"""""
3462
3463 .. code-block:: llvm
3464
3465       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3466
3467 .. _i_fdiv:
3468
3469 '``fdiv``' Instruction
3470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3471
3472 Syntax:
3473 """""""
3474
3475 ::
3476
3477       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3478
3479 Overview:
3480 """""""""
3481
3482 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3483
3484 Arguments:
3485 """"""""""
3486
3487 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3488 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3489 Both arguments must have identical types.
3490
3491 Semantics:
3492 """"""""""
3493
3494 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3495 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3496 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3497 unsafe floating point optimizations:
3498
3499 Example:
3500 """"""""
3501
3502 .. code-block:: llvm
3503
3504       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3505
3506 '``urem``' Instruction
3507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3508
3509 Syntax:
3510 """""""
3511
3512 ::
3513
3514       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3515
3516 Overview:
3517 """""""""
3518
3519 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3520 division of its two arguments.
3521
3522 Arguments:
3523 """"""""""
3524
3525 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3526 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3527 arguments must have identical types.
3528
3529 Semantics:
3530 """"""""""
3531
3532 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3533 This instruction always performs an unsigned division to get the
3534 remainder.
3535
3536 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3537 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3538
3539 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3540
3541 Example:
3542 """"""""
3543
3544 .. code-block:: llvm
3545
3546       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3547
3548 '``srem``' Instruction
3549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3550
3551 Syntax:
3552 """""""
3553
3554 ::
3555
3556       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3557
3558 Overview:
3559 """""""""
3560
3561 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3562 division of its two operands. This instruction can also take
3563 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3564 must be integers.
3565
3566 Arguments:
3567 """"""""""
3568
3569 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3570 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3571 arguments must have identical types.
3572
3573 Semantics:
3574 """"""""""
3575
3576 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3577 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3578 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3579 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3580 difference, see `The Math
3581 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3582 table of how this is implemented in various languages, please see
3583 `Wikipedia: modulo
3584 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3585
3586 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3587 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3588
3589 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3590 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3591 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3592 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3593 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3594 result of the division and the remainder.)
3595
3596 Example:
3597 """"""""
3598
3599 .. code-block:: llvm
3600
3601       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3602
3603 .. _i_frem:
3604
3605 '``frem``' Instruction
3606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3607
3608 Syntax:
3609 """""""
3610
3611 ::
3612
3613       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3614
3615 Overview:
3616 """""""""
3617
3618 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3619 its two operands.
3620
3621 Arguments:
3622 """"""""""
3623
3624 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3625 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3626 Both arguments must have identical types.
3627
3628 Semantics:
3629 """"""""""
3630
3631 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3632 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3633 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3634 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3635
3636 Example:
3637 """"""""
3638
3639 .. code-block:: llvm
3640
3641       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3642
3643 .. _bitwiseops:
3644
3645 Bitwise Binary Operations
3646 -------------------------
3647
3648 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3649 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3650 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3651 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3652 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3653
3654 '``shl``' Instruction
3655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3656
3657 Syntax:
3658 """""""
3659
3660 ::
3661
3662       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3663       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3664       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3665       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3666
3667 Overview:
3668 """""""""
3669
3670 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3671 a specified number of bits.
3672
3673 Arguments:
3674 """"""""""
3675
3676 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3677 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3678 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3679
3680 Semantics:
3681 """"""""""
3682
3683 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3684 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3685 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3686 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3687 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3688 in ``op2``.
3689
3690 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3691 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3692 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3693 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3694 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3695 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3696 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3697
3698 Example:
3699 """"""""
3700
3701 .. code-block:: llvm
3702
3703       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3704       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3705       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3706       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3707       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3708
3709 '``lshr``' Instruction
3710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3711
3712 Syntax:
3713 """""""
3714
3715 ::
3716
3717       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3718       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3719
3720 Overview:
3721 """""""""
3722
3723 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3724 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3725
3726 Arguments:
3727 """"""""""
3728
3729 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3730 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3731 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3732
3733 Semantics:
3734 """"""""""
3735
3736 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3737 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3738 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3739 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3740 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3741 corresponding shift amount in ``op2``.
3742
3743 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
3744 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3745 non-zero.
3746
3747 Example:
3748 """"""""
3749
3750 .. code-block:: llvm
3751
3752       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3753       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3754       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3755       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
3756       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
3757       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
3758
3759 '``ashr``' Instruction
3760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3761
3762 Syntax:
3763 """""""
3764
3765 ::
3766
3767       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3768       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3769
3770 Overview:
3771 """""""""
3772
3773 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
3774 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
3775 extension.
3776
3777 Arguments:
3778 """"""""""
3779
3780 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
3781 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3782 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3783
3784 Semantics:
3785 """"""""""
3786
3787 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
3788 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
3789 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3790 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3791 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3792 corresponding shift amount in ``op2``.
3793
3794 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
3795 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3796 non-zero.
3797
3798 Example:
3799 """"""""
3800
3801 .. code-block:: llvm
3802
3803       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3804       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3805       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3806       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
3807       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
3808       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
3809
3810 '``and``' Instruction
3811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3812
3813 Syntax:
3814 """""""
3815
3816 ::
3817
3818       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3819
3820 Overview:
3821 """""""""
3822
3823 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
3824 operands.
3825
3826 Arguments:
3827 """"""""""
3828
3829 The two arguments to the '``and``' instruction must be
3830 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3831 arguments must have identical types.
3832
3833 Semantics:
3834 """"""""""
3835
3836 The truth table used for the '``and``' instruction is:
3837
3838 +-----+-----+-----+
3839 | In0 | In1 | Out |
3840 +-----+-----+-----+
3841 |   0 |   0 |   0 |
3842 +-----+-----+-----+
3843 |   0 |   1 |   0 |
3844 +-----+-----+-----+
3845 |   1 |   0 |   0 |
3846 +-----+-----+-----+
3847 |   1 |   1 |   1 |
3848 +-----+-----+-----+
3849
3850 Example:
3851 """"""""
3852
3853 .. code-block:: llvm
3854
3855       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
3856       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
3857       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
3858
3859 '``or``' Instruction
3860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3861
3862 Syntax:
3863 """""""
3864
3865 ::
3866
3867       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3868
3869 Overview:
3870 """""""""
3871
3872 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
3873 two operands.
3874
3875 Arguments:
3876 """"""""""
3877
3878 The two arguments to the '``or``' instruction must be
3879 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3880 arguments must have identical types.
3881
3882 Semantics:
3883 """"""""""
3884
3885 The truth table used for the '``or``' instruction is:
3886
3887 +-----+-----+-----+
3888 | In0 | In1 | Out |
3889 +-----+-----+-----+
3890 |   0 |   0 |   0 |
3891 +-----+-----+-----+
3892 |   0 |   1 |   1 |
3893 +-----+-----+-----+
3894 |   1 |   0 |   1 |
3895 +-----+-----+-----+
3896 |   1 |   1 |   1 |
3897 +-----+-----+-----+
3898
3899 Example:
3900 """"""""
3901
3902 ::
3903
3904       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
3905       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
3906       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3907
3908 '``xor``' Instruction
3909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3910
3911 Syntax:
3912 """""""
3913
3914 ::
3915
3916       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3917
3918 Overview:
3919 """""""""
3920
3921 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
3922 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
3923 complement" operation, which is the "~" operator in C.
3924
3925 Arguments:
3926 """"""""""
3927
3928 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
3929 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3930 arguments must have identical types.
3931
3932 Semantics:
3933 """"""""""
3934
3935 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
3936
3937 +-----+-----+-----+
3938 | In0 | In1 | Out |
3939 +-----+-----+-----+
3940 |   0 |   0 |   0 |
3941 +-----+-----+-----+
3942 |   0 |   1 |   1 |
3943 +-----+-----+-----+
3944 |   1 |   0 |   1 |
3945 +-----+-----+-----+
3946 |   1 |   1 |   0 |
3947 +-----+-----+-----+
3948
3949 Example:
3950 """"""""
3951
3952 .. code-block:: llvm
3953
3954       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
3955       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
3956       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3957       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
3958
3959 Vector Operations
3960 -----------------
3961
3962 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
3963 target-independent manner. These instructions cover the element-access
3964 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
3965 While LLVM does directly support these vector operations, many
3966 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
3967 take full advantage of a specific target.
3968
3969 .. _i_extractelement:
3970
3971 '``extractelement``' Instruction
3972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3973
3974 Syntax:
3975 """""""
3976
3977 ::
3978
3979       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
3980
3981 Overview:
3982 """""""""
3983
3984 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
3985 from a vector at a specified index.
3986
3987 Arguments:
3988 """"""""""
3989
3990 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
3991 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
3992 the position from which to extract the element. The index may be a
3993 variable.
3994
3995 Semantics:
3996 """"""""""
3997
3998 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
3999 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4000 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4001
4002 Example:
4003 """"""""
4004
4005 .. code-block:: llvm
4006
4007       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4008
4009 .. _i_insertelement:
4010
4011 '``insertelement``' Instruction
4012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4013
4014 Syntax:
4015 """""""
4016
4017 ::
4018
4019       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4020
4021 Overview:
4022 """""""""
4023
4024 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4025 vector at a specified index.
4026
4027 Arguments:
4028 """"""""""
4029
4030 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4031 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4032 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4033 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4034 index may be a variable.
4035
4036 Semantics:
4037 """"""""""
4038
4039 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4040 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4041 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4042 undefined.
4043
4044 Example:
4045 """"""""
4046
4047 .. code-block:: llvm
4048
4049       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4050
4051 .. _i_shufflevector:
4052
4053 '``shufflevector``' Instruction
4054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4055
4056 Syntax:
4057 """""""
4058
4059 ::
4060
4061       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4062
4063 Overview:
4064 """""""""
4065
4066 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4067 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4068 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4069
4070 Arguments:
4071 """"""""""
4072
4073 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4074 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4075 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4076 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4077 same as the element type of the first two operands.
4078
4079 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4080 constant integer or undef values.
4081
4082 Semantics:
4083 """"""""""
4084
4085 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4086 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4087 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4088 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4089 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4090 only one vector.
4091
4092 Example:
4093 """"""""
4094
4095 .. code-block:: llvm
4096
4097       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4098                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4099       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4100                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4101       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4102                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4103       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4104                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4105
4106 Aggregate Operations
4107 --------------------
4108
4109 LLVM supports several instructions for working with
4110 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4111
4112 .. _i_extractvalue:
4113
4114 '``extractvalue``' Instruction
4115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4116
4117 Syntax:
4118 """""""
4119
4120 ::
4121
4122       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4123
4124 Overview:
4125 """""""""
4126
4127 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4128 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4129
4130 Arguments:
4131 """"""""""
4132
4133 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4134 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4135 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4136 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4137
4138 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4139
4140 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4141    omitted and assumed to be zero.
4142 -  At least one index must be specified.
4143 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4144
4145 Semantics:
4146 """"""""""
4147
4148 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4149 the index operands.
4150
4151 Example:
4152 """"""""
4153
4154 .. code-block:: llvm
4155
4156       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4157
4158 .. _i_insertvalue:
4159
4160 '``insertvalue``' Instruction
4161 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4162
4163 Syntax:
4164 """""""
4165
4166 ::
4167
4168       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4169
4170 Overview:
4171 """""""""
4172
4173 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4174 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4175
4176 Arguments:
4177 """"""""""
4178
4179 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4180 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4181 a first-class value to insert. The following operands are constant
4182 indices indicating the position at which to insert the value in a
4183 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4184 to insert must have the same type as the value identified by the
4185 indices.
4186
4187 Semantics:
4188 """"""""""
4189
4190 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4191 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4192 indices is that of ``elt``.
4193
4194 Example:
4195 """"""""
4196
4197 .. code-block:: llvm
4198
4199       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4200       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4201       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4202
4203 .. _memoryops:
4204
4205 Memory Access and Addressing Operations
4206 ---------------------------------------
4207
4208 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4209 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4210 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4211 memory in LLVM.
4212
4213 .. _i_alloca:
4214
4215 '``alloca``' Instruction
4216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4217
4218 Syntax:
4219 """""""
4220
4221 ::
4222
4223       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4224
4225 Overview:
4226 """""""""
4227
4228 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4229 currently executing function, to be automatically released when this
4230 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4231 generic address space (address space zero).
4232
4233 Arguments:
4234 """"""""""
4235
4236 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4237 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4238 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4239 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4240 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4241 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4242 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4243 any convenient boundary compatible with the type.
4244
4245 '``type``' may be any sized type.
4246
4247 Semantics:
4248 """"""""""
4249
4250 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4251 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4252 memory is automatically released when the function returns. The
4253 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4254 variables that must have an address available. When the function returns
4255 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4256 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4257 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4258 is not specified.
4259
4260 Example:
4261 """"""""
4262
4263 .. code-block:: llvm
4264
4265       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4266       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4267       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4268       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4269
4270 .. _i_load:
4271
4272 '``load``' Instruction
4273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4274
4275 Syntax:
4276 """""""
4277
4278 ::
4279
4280       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4281       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4282       !<index> = !{ i32 1 }
4283
4284 Overview:
4285 """""""""
4286
4287 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4288
4289 Arguments:
4290 """"""""""
4291
4292 The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
4293 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4294 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4295 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4296 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4297 operations <volatile>`.
4298
4299 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4300 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4301 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4302 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4303 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4304 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4305 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4306 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4307 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4308 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4309 any defined semantics for atomic loads.
4310
4311 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4312 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4313 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
4314 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4315 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4316 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4317 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4318
4319 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4320 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
4321 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4322 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4323 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4324 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4325 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4326
4327 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4328 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
4329 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4330 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4331 address points to memory which does not change value during program
4332 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4333 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4334
4335 Semantics:
4336 """"""""""
4337
4338 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4339 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4340 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4341 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4342 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4343 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4344 written using a store of the same type.
4345
4346 Examples:
4347 """""""""
4348
4349 .. code-block:: llvm
4350
4351       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4352       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4353       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4354
4355 .. _i_store:
4356
4357 '``store``' Instruction
4358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4359
4360 Syntax:
4361 """""""
4362
4363 ::
4364
4365       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4366       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4367
4368 Overview:
4369 """""""""
4370
4371 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4372
4373 Arguments:
4374 """"""""""
4375
4376 There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
4377 and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
4378 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4379 the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4380 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4381 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4382 operations <volatile>`.
4383
4384 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4385 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4386 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4387 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4388 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4389 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4390 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4391 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4392 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4393 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4394 have any defined semantics for atomic stores.
4395
4396 The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
4397 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4398 or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
4399 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4400 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4401 alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
4402 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4403 safe.
4404
4405 The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
4406 name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
4407 value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
4408 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4409 be reused in the cache. The code generator may select special
4410 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4411 x86.
4412
4413 Semantics:
4414 """"""""""
4415
4416 The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
4417 location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
4418 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4419 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4420 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4421 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4422 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4423 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4424
4425 Example:
4426 """"""""
4427
4428 .. code-block:: llvm
4429
4430       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4431       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4432       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4433
4434 .. _i_fence:
4435
4436 '``fence``' Instruction
4437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4438
4439 Syntax:
4440 """""""
4441
4442 ::
4443
4444       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4445
4446 Overview:
4447 """""""""
4448
4449 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4450 between operations.
4451
4452 Arguments:
4453 """"""""""
4454
4455 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4456 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4457 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4458
4459 Semantics:
4460 """"""""""
4461
4462 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4463 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4464 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4465 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4466 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4467 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4468 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4469 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4470 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4471 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4472 *happens-before* edge.
4473
4474 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4475 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4476 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4477
4478 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4479 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4480 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4481
4482 Example:
4483 """"""""
4484
4485 .. code-block:: llvm
4486
4487       fence acquire                          ; yields {void}
4488       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4489
4490 .. _i_cmpxchg:
4491
4492 '``cmpxchg``' Instruction
4493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4494
4495 Syntax:
4496 """""""
4497
4498 ::
4499
4500       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4501
4502 Overview:
4503 """""""""
4504
4505 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4506 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4507 equal, it stores a new value into the memory.
4508
4509 Arguments:
4510 """"""""""
4511
4512 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4513 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4514 address, and a new value to place at that address if the compared values
4515 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4516 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4517 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4518 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4519 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4520 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4521 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4522
4523 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4524 synchronizes with other atomic operations.
4525
4526 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4527 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4528 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4529 respect to all other code in the system.
4530
4531 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4532 equal to the size in memory of the operand.
4533
4534 Semantics:
4535 """"""""""
4536
4537 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4538 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4539 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4540 returned.
4541
4542 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4543 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4544 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4545 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4546
4547 Example:
4548 """"""""
4549
4550 .. code-block:: llvm
4551
4552     entry:
4553       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4554       br label %loop
4555
4556     loop:
4557       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4558       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4559       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4560       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4561       br i1 %success, label %done, label %loop
4562
4563     done:
4564       ...
4565
4566 .. _i_atomicrmw:
4567
4568 '``atomicrmw``' Instruction
4569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4570
4571 Syntax:
4572 """""""
4573
4574 ::
4575
4576       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4577
4578 Overview:
4579 """""""""
4580
4581 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4582
4583 Arguments:
4584 """"""""""
4585
4586 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4587 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4588 operation. The operation must be one of the following keywords:
4589
4590 -  xchg
4591 -  add
4592 -  sub
4593 -  and
4594 -  nand
4595 -  or
4596 -  xor
4597 -  max
4598 -  min
4599 -  umax
4600 -  umin
4601
4602 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4603 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4604 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4605 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4606 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4607 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4608 operations <volatile>`.
4609
4610 Semantics:
4611 """"""""""
4612
4613 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4614 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4615 value at the location is returned. The modification is specified by the
4616 operation argument:
4617
4618 -  xchg: ``*ptr = val``
4619 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4620 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4621 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4622 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4623 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4624 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4625 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4626 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4627 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4628    comparison)
4629 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4630    comparison)
4631
4632 Example:
4633 """"""""
4634
4635 .. code-block:: llvm
4636
4637       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4638
4639 .. _i_getelementptr:
4640
4641 '``getelementptr``' Instruction
4642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4643
4644 Syntax:
4645 """""""
4646
4647 ::
4648
4649       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4650       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4651       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4652
4653 Overview:
4654 """""""""
4655
4656 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4657 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4658 address calculation only and does not access memory.
4659
4660 Arguments:
4661 """"""""""
4662
4663 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4664 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4665 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4666 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4667 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4668 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4669 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4670 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4671 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4672 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4673 would require loading the pointer before continuing calculation.
4674
4675 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4676 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4677 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4678 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4679 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4680 required to be constant. These integers are treated as signed values
4681 where relevant.
4682
4683 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4684 to LLVM:
4685
4686 .. code-block:: c
4687
4688     struct RT {
4689       char A;
4690       int B[10][20];
4691       char C;
4692     };
4693     struct ST {
4694       int X;
4695       double Y;
4696       struct RT Z;
4697     };
4698
4699     int *foo(struct ST *s) {
4700       return &s[1].Z.B[5][13];
4701     }
4702
4703 The LLVM code generated by Clang is:
4704
4705 .. code-block:: llvm
4706
4707     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4708     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4709
4710     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4711     entry:
4712       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4713       ret i32* %arrayidx
4714     }
4715
4716 Semantics:
4717 """"""""""
4718
4719 In the example above, the first index is indexing into the
4720 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4721 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4722 indexes into the third element of the structure, yielding a
4723 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4724 structure. The third index indexes into the second element of the
4725 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4726 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4727 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4728 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4729
4730 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4731 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4732 for the given testcase is equivalent to:
4733
4734 .. code-block:: llvm
4735
4736     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4737       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4738       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4739       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4740       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4741       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4742       ret i32* %t5
4743     }
4744
4745 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
4746 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
4747 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
4748 of the addresses that would be formed by successive addition of the
4749 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
4750 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
4751 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
4752 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
4753 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
4754 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
4755
4756 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
4757 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
4758 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
4759 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
4760 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
4761 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
4762 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
4763 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
4764 information.
4765
4766 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
4767 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
4768
4769 Example:
4770 """"""""
4771
4772 .. code-block:: llvm
4773
4774         ; yields [12 x i8]*:aptr
4775         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
4776         ; yields i8*:vptr
4777         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
4778         ; yields i8*:eptr
4779         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
4780         ; yields i32*:iptr
4781         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
4782
4783 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
4784 must be a vector with the same number of elements. For example:
4785
4786 .. code-block:: llvm
4787
4788      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
4789
4790 Conversion Operations
4791 ---------------------
4792
4793 The instructions in this category are the conversion instructions
4794 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
4795 various bit conversions on the operand.
4796
4797 '``trunc .. to``' Instruction
4798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4799
4800 Syntax:
4801 """""""
4802
4803 ::
4804
4805       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4806
4807 Overview:
4808 """""""""
4809
4810 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
4811
4812 Arguments:
4813 """"""""""
4814
4815 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
4816 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
4817 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4818 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
4819 types are not allowed.
4820
4821 Semantics:
4822 """"""""""
4823
4824 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
4825 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
4826 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
4827 It will always truncate bits.
4828
4829 Example:
4830 """"""""
4831
4832 .. code-block:: llvm
4833
4834       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
4835       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
4836       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
4837       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
4838
4839 '``zext .. to``' Instruction
4840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4841
4842 Syntax:
4843 """""""
4844
4845 ::
4846
4847       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4848
4849 Overview:
4850 """""""""
4851
4852 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
4853
4854 Arguments:
4855 """"""""""
4856
4857 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4858 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4859 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4860 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4861
4862 Semantics:
4863 """"""""""
4864
4865 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
4866 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
4867
4868 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
4869
4870 Example:
4871 """"""""
4872
4873 .. code-block:: llvm
4874
4875       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
4876       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
4877       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4878
4879 '``sext .. to``' Instruction
4880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4881
4882 Syntax:
4883 """""""
4884
4885 ::
4886
4887       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4888
4889 Overview:
4890 """""""""
4891
4892 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
4893
4894 Arguments:
4895 """"""""""
4896
4897 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4898 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4899 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4900 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4901
4902 Semantics:
4903 """"""""""
4904
4905 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
4906 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
4907 of the type ``ty2``.
4908
4909 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
4910
4911 Example:
4912 """"""""
4913
4914 .. code-block:: llvm
4915
4916       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
4917       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
4918       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4919
4920 '``fptrunc .. to``' Instruction
4921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4922
4923 Syntax:
4924 """""""
4925
4926 ::
4927
4928       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4929
4930 Overview:
4931 """""""""
4932
4933 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
4934
4935 Arguments:
4936 """"""""""
4937
4938 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4939 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
4940 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
4941 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
4942
4943 Semantics:
4944 """"""""""
4945
4946 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
4947 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
4948 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
4949 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
4950
4951 Example:
4952 """"""""
4953
4954 .. code-block:: llvm
4955
4956       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
4957       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
4958
4959 '``fpext .. to``' Instruction
4960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4961
4962 Syntax:
4963 """""""
4964
4965 ::
4966
4967       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4968
4969 Overview:
4970 """""""""
4971
4972 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
4973 point value.
4974
4975 Arguments:
4976 """"""""""
4977
4978 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
4979 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
4980 to. The source type must be smaller than the destination type.
4981
4982 Semantics:
4983 """"""""""
4984
4985 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
4986 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
4987 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
4988 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
4989 *no-op cast* for a floating point cast.
4990
4991 Example:
4992 """"""""
4993
4994 .. code-block:: llvm
4995
4996       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
4997       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
4998
4999 '``fptoui .. to``' Instruction
5000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5001
5002 Syntax:
5003 """""""
5004
5005 ::
5006
5007       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5008
5009 Overview:
5010 """""""""
5011
5012 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5013 integer equivalent of type ``ty2``.
5014
5015 Arguments:
5016 """"""""""
5017
5018 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5019 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5020 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5021 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5022 type with the same number of elements as ``ty``
5023
5024 Semantics:
5025 """"""""""
5026
5027 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5028 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5029 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5030 are undefined.
5031
5032 Example:
5033 """"""""
5034
5035 .. code-block:: llvm
5036
5037       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5038       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5039       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5040
5041 '``fptosi .. to``' Instruction
5042 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5043
5044 Syntax:
5045 """""""
5046
5047 ::
5048
5049       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5050
5051 Overview:
5052 """""""""
5053
5054 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5055 ``value`` to type ``ty2``.
5056
5057 Arguments:
5058 """"""""""
5059
5060 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5061 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5062 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5063 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5064 type with the same number of elements as ``ty``
5065
5066 Semantics:
5067 """"""""""
5068
5069 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5070 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5071 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5072 are undefined.
5073
5074 Example:
5075 """"""""
5076
5077 .. code-block:: llvm
5078
5079       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5080       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5081       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5082
5083 '``uitofp .. to``' Instruction
5084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5085
5086 Syntax:
5087 """""""
5088
5089 ::
5090
5091       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5092
5093 Overview:
5094 """""""""
5095
5096 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5097 and converts that value to the ``ty2`` type.
5098
5099 Arguments:
5100 """"""""""
5101
5102 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5103 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5104 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5105 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5106 type with the same number of elements as ``ty``
5107
5108 Semantics:
5109 """"""""""
5110
5111 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5112 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5113 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5114 are undefined.
5115
5116 Example:
5117 """"""""
5118
5119 .. code-block:: llvm
5120
5121       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5122       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5123
5124 '``sitofp .. to``' Instruction
5125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5126
5127 Syntax:
5128 """""""
5129
5130 ::
5131
5132       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5133
5134 Overview:
5135 """""""""
5136
5137 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5138 converts that value to the ``ty2`` type.
5139
5140 Arguments:
5141 """"""""""
5142
5143 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5144 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5145 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5146 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5147 type with the same number of elements as ``ty``
5148
5149 Semantics:
5150 """"""""""
5151
5152 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5153 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5154 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5155 undefined.
5156
5157 Example:
5158 """"""""
5159
5160 .. code-block:: llvm
5161
5162       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5163       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5164
5165 .. _i_ptrtoint:
5166
5167 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5168 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5169
5170 Syntax:
5171 """""""
5172
5173 ::
5174
5175       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5176
5177 Overview:
5178 """""""""
5179
5180 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5181 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5182
5183 Arguments:
5184 """"""""""
5185
5186 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5187 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5188 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5189 a vector of integers type.
5190
5191 Semantics:
5192 """"""""""
5193
5194 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5195 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5196 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5197 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5198 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5199 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5200 change.
5201
5202 Example:
5203 """"""""
5204
5205 .. code-block:: llvm
5206
5207       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5208       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5209       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5210
5211 .. _i_inttoptr:
5212
5213 '``inttoptr .. to``' Instruction
5214 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5215
5216 Syntax:
5217 """""""
5218
5219 ::
5220
5221       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5222
5223 Overview:
5224 """""""""
5225
5226 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5227 pointer type, ``ty2``.
5228
5229 Arguments:
5230 """"""""""
5231
5232 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5233 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5234 type.
5235
5236 Semantics:
5237 """"""""""
5238
5239 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5240 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5241 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5242 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5243 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5244 nothing is done (*no-op cast*).
5245
5246 Example:
5247 """"""""
5248
5249 .. code-block:: llvm
5250
5251       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5252       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5253       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5254       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5255
5256 .. _i_bitcast:
5257
5258 '``bitcast .. to``' Instruction
5259 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5260
5261 Syntax:
5262 """""""
5263
5264 ::
5265
5266       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5267
5268 Overview:
5269 """""""""
5270
5271 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5272 changing any bits.
5273
5274 Arguments:
5275 """"""""""
5276
5277 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5278 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5279 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5280 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5281 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5282 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5283 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5284 size).
5285
5286 Semantics:
5287 """"""""""
5288
5289 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5290 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5291 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5292 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5293 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5294 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5295 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5296 first.
5297
5298 Example:
5299 """"""""
5300
5301 .. code-block:: llvm
5302
5303       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5304       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5305       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5306       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5307
5308 .. _otherops:
5309
5310 Other Operations
5311 ----------------
5312
5313 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5314 which defy better classification.
5315
5316 .. _i_icmp:
5317
5318 '``icmp``' Instruction
5319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5320
5321 Syntax:
5322 """""""
5323
5324 ::
5325
5326       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5327
5328 Overview:
5329 """""""""
5330
5331 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5332 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5333 pointer, or pointer vector operands.
5334
5335 Arguments:
5336 """"""""""
5337
5338 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5339 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5340 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5341
5342 #. ``eq``: equal
5343 #. ``ne``: not equal
5344 #. ``ugt``: unsigned greater than
5345 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5346 #. ``ult``: unsigned less than
5347 #. ``ule``: unsigned less or equal
5348 #. ``sgt``: signed greater than
5349 #. ``sge``: signed greater or equal
5350 #. ``slt``: signed less than
5351 #. ``sle``: signed less or equal
5352
5353 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5354 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5355 must also be identical types.
5356
5357 Semantics:
5358 """"""""""
5359
5360 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5361 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5362 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5363
5364 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5365    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5366 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5367    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5368 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5369    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5370 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5371    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5372 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5373    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5374 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5375    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5376 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5377    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5378 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5379    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5380 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5381    if ``op1`` is less than ``op2``.
5382 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5383    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5384
5385 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5386 are compared as if they were integers.
5387
5388 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5389 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5390 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5391
5392 Example:
5393 """"""""
5394
5395 .. code-block:: llvm
5396
5397       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5398       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5399       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5400       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5401       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5402       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5403
5404 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5405 ``icmp`` instruction.
5406
5407 .. _i_fcmp:
5408
5409 '``fcmp``' Instruction
5410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5411
5412 Syntax:
5413 """""""
5414
5415 ::
5416
5417       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5418
5419 Overview:
5420 """""""""
5421
5422 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5423 values based on comparison of its operands.
5424
5425 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5426 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5427
5428 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5429 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5430 compared.
5431
5432 Arguments:
5433 """"""""""
5434
5435 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5436 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5437 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5438
5439 #. ``false``: no comparison, always returns false
5440 #. ``oeq``: ordered and equal
5441 #. ``ogt``: ordered and greater than
5442 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5443 #. ``olt``: ordered and less than
5444 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5445 #. ``one``: ordered and not equal
5446 #. ``ord``: ordered (no nans)
5447 #. ``ueq``: unordered or equal
5448 #. ``ugt``: unordered or greater than
5449 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5450 #. ``ult``: unordered or less than
5451 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5452 #. ``une``: unordered or not equal
5453 #. ``uno``: unordered (either nans)
5454 #. ``true``: no comparison, always returns true
5455
5456 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5457 that either operand may be a QNAN.
5458
5459 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5460 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5461 type. They must have identical types.
5462
5463 Semantics:
5464 """"""""""
5465
5466 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5467 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5468 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5469 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5470
5471 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5472 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5473    is equal to ``op2``.
5474 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5475    is greater than ``op2``.
5476 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5477    is greater than or equal to ``op2``.
5478 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5479    is less than ``op2``.
5480 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5481    is less than or equal to ``op2``.
5482 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5483    is not equal to ``op2``.
5484 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5485 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5486    equal to ``op2``.
5487 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5488    greater than ``op2``.
5489 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5490    greater than or equal to ``op2``.
5491 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5492    less than ``op2``.
5493 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5494    less than or equal to ``op2``.
5495 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5496    not equal to ``op2``.
5497 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5498 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5499
5500 Example:
5501 """"""""
5502
5503 .. code-block:: llvm
5504
5505       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5506       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5507       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5508       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5509
5510 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5511 ``fcmp`` instruction.
5512
5513 .. _i_phi:
5514
5515 '``phi``' Instruction
5516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5517
5518 Syntax:
5519 """""""
5520
5521 ::
5522
5523       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5524
5525 Overview:
5526 """""""""
5527
5528 The '``phi``' instruction is used to implement the φ node in the SSA
5529 graph representing the function.
5530
5531 Arguments:
5532 """"""""""
5533
5534 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5535 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5536 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5537 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5538 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5539 label arguments.
5540
5541 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5542 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5543 block.
5544
5545 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5546 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5547 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5548 instruction's return value on the same edge).
5549
5550 Semantics:
5551 """"""""""
5552
5553 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5554 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5555 executed just prior to the current block.
5556
5557 Example:
5558 """"""""
5559
5560 .. code-block:: llvm
5561
5562     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5563       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5564       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5565       br label %Loop
5566
5567 .. _i_select:
5568
5569 '``select``' Instruction
5570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5571
5572 Syntax:
5573 """""""
5574
5575 ::
5576
5577       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5578
5579       selty is either i1 or {<N x i1>}
5580
5581 Overview:
5582 """""""""
5583
5584 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5585 condition, without branching.
5586
5587 Arguments:
5588 """"""""""
5589
5590 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5591 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5592 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5593 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5594 elements.
5595
5596 Semantics:
5597 """"""""""
5598
5599 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5600 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5601 argument.
5602
5603 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5604 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5605
5606 Example:
5607 """"""""
5608
5609 .. code-block:: llvm
5610
5611       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5612
5613 .. _i_call:
5614
5615 '``call``' Instruction
5616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5617
5618 Syntax:
5619 """""""
5620
5621 ::
5622
5623       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5624
5625 Overview:
5626 """""""""
5627
5628 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5629
5630 Arguments:
5631 """"""""""
5632
5633 This instruction requires several arguments:
5634
5635 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5636    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5637    be marked "tail" even if they do not occur before a
5638    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5639    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5640    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5641    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5642    automatic `sibling call
5643    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5644    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5645    when the following extra requirements are met:
5646
5647    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5648    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5649       uses value of call or is void).
5650    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5651       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5652    -  `Platform specific constraints are
5653       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5654
5655 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5656    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5657    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5658    calling convention of the call must match the calling convention of
5659    the target function, or else the behavior is undefined.
5660 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5661    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5662    are valid here.
5663 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5664    type of the return value. Functions that return no value are marked
5665    ``void``.
5666 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5667    being invoked. The argument types must match the types implied by
5668    this signature. This type can be omitted if the function is not
5669    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5670    function.
5671 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5672    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5673    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5674    to function value.
5675 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5676    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5677    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5678    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5679    extra arguments can be specified.
5680 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5681    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5682    attributes are valid here.
5683
5684 Semantics:
5685 """"""""""
5686
5687 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5688 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5689 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5690 flow continues with the instruction after the function call, and the
5691 return value of the function is bound to the result argument.
5692
5693 Example:
5694 """"""""
5695
5696 .. code-block:: llvm
5697
5698       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5699       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5700       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5701       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5702       call void %foo(i8 97 signext)
5703
5704       %struct.A = type { i32, i8 }
5705       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5706       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5707       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5708       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5709       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5710
5711 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5712 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5713 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5714 This is something we'd like to change in the future to provide better
5715 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5716
5717 .. _i_va_arg:
5718
5719 '``va_arg``' Instruction
5720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5721
5722 Syntax:
5723 """""""
5724
5725 ::
5726
5727       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5728
5729 Overview:
5730 """""""""
5731
5732 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5733 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5734 the ``va_arg`` macro in C.
5735
5736 Arguments:
5737 """"""""""
5738
5739 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5740 argument. It returns a value of the specified argument type and
5741 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5742 type of ``va_list`` is target specific.
5743
5744 Semantics:
5745 """"""""""
5746
5747 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
5748 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
5749 the next argument. For more information, see the variable argument
5750 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
5751
5752 It is legal for this instruction to be called in a function which does
5753 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
5754 function.
5755
5756 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
5757 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
5758
5759 Example:
5760 """"""""
5761
5762 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
5763
5764 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
5765 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
5766 types on any target.
5767
5768 .. _i_landingpad:
5769
5770 '``landingpad``' Instruction
5771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5772
5773 Syntax:
5774 """""""
5775
5776 ::
5777
5778       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
5779       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
5780
5781       <clause> := catch <type> <value>
5782       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
5783
5784 Overview:
5785 """""""""
5786
5787 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5788 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5789 is a landing pad — one where the exception lands, and corresponds to the
5790 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
5791 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
5792 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5793
5794 Arguments:
5795 """"""""""
5796
5797 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
5798 function associated with the unwinding mechanism. The optional
5799 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
5800
5801 A ``clause`` begins with the clause type — ``catch`` or ``filter`` — and
5802 contains the global variable representing the "type" that may be caught
5803 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
5804 clause takes an array constant as its argument. Use
5805 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
5806 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
5807 the ``cleanup`` flag.
5808
5809 Semantics:
5810 """"""""""
5811
5812 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
5813 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
5814 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
5815 calling conventions, how the personality function results are
5816 represented in LLVM IR is target specific.
5817
5818 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
5819 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
5820 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
5821 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5822 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
5823 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
5824 unwinding continues further up the call stack.
5825
5826 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
5827
5828 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
5829    of an '``invoke``' instruction.
5830 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
5831    first non-PHI instruction.
5832 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
5833    pad block.
5834 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
5835    '``landingpad``' instruction.
5836 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
5837    personality function.
5838
5839 Example:
5840 """"""""
5841
5842 .. code-block:: llvm
5843
5844       ;; A landing pad which can catch an integer.
5845       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5846                catch i8** @_ZTIi
5847       ;; A landing pad that is a cleanup.
5848       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5849                cleanup
5850       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
5851       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5852                catch i8** @_ZTIi
5853                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
5854
5855 .. _intrinsics:
5856
5857 Intrinsic Functions
5858 ===================
5859
5860 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
5861 have well known names and semantics and are required to follow certain
5862 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
5863 for the LLVM language that does not require changing all of the
5864 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
5865 reader/writer, the parser, etc...).
5866
5867 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
5868 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
5869 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
5870 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
5871 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
5872 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
5873 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
5874 are added that they be documented here.
5875
5876 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
5877 represents a family of functions that perform the same operation but on
5878 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
5879 different integer types, overloading is used commonly to allow an
5880 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
5881 argument types or the result type can be overloaded to accept any
5882 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
5883 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
5884 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
5885 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
5886 argument or the result.
5887
5888 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
5889 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
5890 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
5891 whose type is matched against another type do not. For example, the
5892 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
5893 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
5894 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
5895 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
5896 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
5897 type is matched against the return type, it does not require its own
5898 name suffix.
5899
5900 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
5901 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
5902
5903 .. _int_varargs:
5904
5905 Variable Argument Handling Intrinsics
5906 -------------------------------------
5907
5908 Variable argument support is defined in LLVM with the
5909 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
5910 functions. These functions are related to the similarly named macros
5911 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
5912
5913 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
5914 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
5915 does not define what this type is, so all transformations should be
5916 prepared to handle these functions regardless of the type used.
5917
5918 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
5919 variable argument handling intrinsic functions are used.
5920
5921 .. code-block:: llvm
5922
5923     define i32 @test(i32 %X, ...) {
5924       ; Initialize variable argument processing
5925       %ap = alloca i8*
5926       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
5927       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
5928
5929       ; Read a single integer argument
5930       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
5931
5932       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
5933       %aq = alloca i8*
5934       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
5935       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
5936       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
5937
5938       ; Stop processing of arguments.
5939       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
5940       ret i32 %tmp
5941     }
5942
5943     declare void @llvm.va_start(i8*)
5944     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
5945     declare void @llvm.va_end(i8*)
5946
5947 .. _int_va_start:
5948
5949 '``llvm.va_start``' Intrinsic
5950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5951
5952 Syntax:
5953 """""""
5954
5955 ::
5956
5957       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
5958
5959 Overview:
5960 """""""""
5961
5962 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
5963 subsequent use by ``va_arg``.
5964
5965 Arguments:
5966 """"""""""
5967
5968 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
5969
5970 Semantics:
5971 """"""""""
5972
5973 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
5974 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
5975 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
5976 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
5977 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
5978 to know the last argument of the function as the compiler can figure
5979 that out.
5980
5981 '``llvm.va_end``' Intrinsic
5982 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5983
5984 Syntax:
5985 """""""
5986
5987 ::
5988
5989       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
5990
5991 Overview:
5992 """""""""
5993
5994 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
5995 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
5996
5997 Arguments:
5998 """"""""""
5999
6000 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6001
6002 Semantics:
6003 """"""""""
6004
6005 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6006 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6007 element to which the argument points. Calls to
6008 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6009 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6010 ``llvm.va_end``.
6011
6012 .. _int_va_copy:
6013
6014 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6016
6017 Syntax:
6018 """""""
6019
6020 ::
6021
6022       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6023
6024 Overview:
6025 """""""""
6026
6027 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6028 from the source argument list to the destination argument list.
6029
6030 Arguments:
6031 """"""""""
6032
6033 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6034 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6035
6036 Semantics:
6037 """"""""""
6038
6039 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6040 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6041 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6042 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6043 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6044
6045 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6046 --------------------------------------
6047
6048 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6049 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6050 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6051 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6052 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6053 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6054 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6055 details, see `Accurate Garbage Collection with
6056 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6057
6058 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6059 address space (address space zero).
6060
6061 .. _int_gcroot:
6062
6063 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6065
6066 Syntax:
6067 """""""
6068
6069 ::
6070
6071       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6072
6073 Overview:
6074 """""""""
6075
6076 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6077 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6078
6079 Arguments:
6080 """"""""""
6081
6082 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6083 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6084 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6085 root.
6086
6087 Semantics:
6088 """"""""""
6089
6090 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6091 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6092 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6093 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6094 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6095
6096 .. _int_gcread:
6097
6098 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6100
6101 Syntax:
6102 """""""
6103
6104 ::
6105
6106       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6107
6108 Overview:
6109 """""""""
6110
6111 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6112 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6113 barriers.
6114
6115 Arguments:
6116 """"""""""
6117
6118 The second argument is the address to read from, which should be an
6119 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6120 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6121 runtime (otherwise null).
6122
6123 Semantics:
6124 """"""""""
6125
6126 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6127 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6128 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6129 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6130 algorithm <gc>`.
6131
6132 .. _int_gcwrite:
6133
6134 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6136
6137 Syntax:
6138 """""""
6139
6140 ::
6141
6142       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6143
6144 Overview:
6145 """""""""
6146
6147 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6148 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6149 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6150
6151 Arguments:
6152 """"""""""
6153
6154 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6155 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6156 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6157 object, Obj may be null.
6158
6159 Semantics:
6160 """"""""""
6161
6162 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6163 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6164 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6165 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6166 algorithm <gc>`.
6167
6168 Code Generator Intrinsics
6169 -------------------------
6170
6171 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6172 may only be implemented with code generator support.
6173
6174 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6176
6177 Syntax:
6178 """""""
6179
6180 ::
6181
6182       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6183
6184 Overview:
6185 """""""""
6186
6187 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6188 target-specific value indicating the return address of the current
6189 function or one of its callers.
6190
6191 Arguments:
6192 """"""""""
6193
6194 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6195 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6196 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6197 value.
6198
6199 Semantics:
6200 """"""""""
6201
6202 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6203 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6204 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6205 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6206 used for debugging purposes.
6207
6208 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6209 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6210 of the obvious source-language caller.
6211
6212 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6214
6215 Syntax:
6216 """""""
6217
6218 ::
6219
6220       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6221
6222 Overview:
6223 """""""""
6224
6225 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6226 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6227
6228 Arguments:
6229 """"""""""
6230
6231 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6232 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6233 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6234 value.
6235
6236 Semantics:
6237 """"""""""
6238
6239 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6240 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6241 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6242 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6243 used for debugging purposes.
6244
6245 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6246 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6247 of the obvious source-language caller.
6248
6249 .. _int_stacksave:
6250
6251 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6253
6254 Syntax:
6255 """""""
6256
6257 ::
6258
6259       declare i8* @llvm.stacksave()
6260
6261 Overview:
6262 """""""""
6263
6264 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6265 of the function stack, for use with
6266 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6267 implementing language features like scoped automatic variable sized
6268 arrays in C99.
6269
6270 Semantics:
6271 """"""""""
6272
6273 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6274 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6275 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6276 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6277 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6278 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6279 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6280
6281 .. _int_stackrestore:
6282
6283 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6285
6286 Syntax:
6287 """""""
6288
6289 ::
6290
6291       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6292
6293 Overview:
6294 """""""""
6295
6296 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6297 the function stack to the state it was in when the corresponding
6298 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6299 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6300 sized arrays in C99.
6301
6302 Semantics:
6303 """"""""""
6304
6305 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6306
6307 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6309
6310 Syntax:
6311 """""""
6312
6313 ::
6314
6315       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6316
6317 Overview:
6318 """""""""
6319
6320 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6321 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6322 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6323 its performance characteristics.
6324
6325 Arguments:
6326 """"""""""
6327
6328 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6329 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6330 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6331 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6332 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6333 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6334 arguments must be constant integers.
6335
6336 Semantics:
6337 """"""""""
6338
6339 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6340 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6341 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6342 the processor cache for better performance.
6343
6344 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6346
6347 Syntax:
6348 """""""
6349
6350 ::
6351
6352       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6353
6354 Overview:
6355 """""""""
6356
6357 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6358 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6359 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6360 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6361 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6362 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6363 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6364 allow correlations of simulation runs.
6365
6366 Arguments:
6367 """"""""""
6368
6369 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6370
6371 Semantics:
6372 """"""""""
6373
6374 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6375 that do not support this intrinsic may ignore it.
6376
6377 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6379
6380 Syntax:
6381 """""""
6382
6383 ::
6384
6385       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6386
6387 Overview:
6388 """""""""
6389
6390 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6391 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6392 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6393 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6394 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6395 timings.
6396
6397 Semantics:
6398 """"""""""
6399
6400 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6401 memory. Implementations are allowed to either return a application
6402 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6403 is lowered to a constant 0.
6404
6405 Standard C Library Intrinsics
6406 -----------------------------
6407
6408 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6409 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6410 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6411 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6412
6413 .. _int_memcpy:
6414
6415 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6417
6418 Syntax:
6419 """""""
6420
6421 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6422 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6423 support all bit widths however.
6424
6425 ::
6426
6427       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6428                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6429       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6430                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6431
6432 Overview:
6433 """""""""
6434
6435 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6436 source location to the destination location.
6437
6438 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6439 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6440 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6441
6442 Arguments:
6443 """"""""""
6444
6445 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6446 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6447 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6448 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6449 boolean indicating a volatile access.
6450
6451 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6452 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6453 are aligned to that boundary.
6454
6455 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6456 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6457 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6458
6459 Semantics:
6460 """"""""""
6461
6462 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6463 source location to the destination location, which are not allowed to
6464 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6465 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6466 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6467
6468 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6470
6471 Syntax:
6472 """""""
6473
6474 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6475 bit width and for different address space. Not all targets support all
6476 bit widths however.
6477
6478 ::
6479
6480       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6481                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6482       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6483                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6484
6485 Overview:
6486 """""""""
6487
6488 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6489 source location to the destination location. It is similar to the
6490 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6491 overlap.
6492
6493 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6494 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6495 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6496
6497 Arguments:
6498 """"""""""
6499
6500 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6501 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6502 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6503 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6504 boolean indicating a volatile access.
6505
6506 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6507 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6508 aligned to that boundary.
6509
6510 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6511 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6512 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6513
6514 Semantics:
6515 """"""""""
6516
6517 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6518 source location to the destination location, which may overlap. It
6519 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6520 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6521 otherwise it should be set to 0 or 1.
6522
6523 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6525
6526 Syntax:
6527 """""""
6528
6529 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6530 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6531 support all bit widths.
6532
6533 ::
6534
6535       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6536                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6537       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6538                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6539
6540 Overview:
6541 """""""""
6542
6543 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6544 particular byte value.
6545
6546 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6547 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6548 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6549
6550 Arguments:
6551 """"""""""
6552
6553 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6554 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6555 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6556 argument is the known alignment of the destination location.
6557
6558 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6559 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6560 that boundary.
6561
6562 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6563 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6564 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6565
6566 Semantics:
6567 """"""""""
6568
6569 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6570 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6571 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6572 it should be set to 0 or 1.
6573
6574 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6576
6577 Syntax:
6578 """""""
6579
6580 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6581 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6582 all types however.
6583
6584 ::
6585
6586       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6587       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6588       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6589       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6590       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6591
6592 Overview:
6593 """""""""
6594
6595 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6596 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6597 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6598 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6599 because there is no need to worry about errno being set).
6600 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6601
6602 Arguments:
6603 """"""""""
6604
6605 The argument and return value are floating point numbers of the same
6606 type.
6607
6608 Semantics:
6609 """"""""""
6610
6611 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6612 nonnegative floating point number.
6613
6614 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6616
6617 Syntax:
6618 """""""
6619
6620 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6621 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6622 all types however.
6623
6624 ::
6625
6626       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6627       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6628       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6629       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6630       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6631
6632 Overview:
6633 """""""""
6634
6635 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6636 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6637 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6638 used, the second argument remains a scalar integer value.
6639
6640 Arguments:
6641 """"""""""
6642
6643 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6644 raise to that power.
6645
6646 Semantics:
6647 """"""""""
6648
6649 This function returns the first value raised to the second power with an
6650 unspecified sequence of rounding operations.
6651
6652 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6654
6655 Syntax:
6656 """""""
6657
6658 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6659 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6660 all types however.
6661
6662 ::
6663
6664       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6665       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6666       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6667       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6668       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6669
6670 Overview:
6671 """""""""
6672
6673 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6674
6675 Arguments:
6676 """"""""""
6677
6678 The argument and return value are floating point numbers of the same
6679 type.
6680
6681 Semantics:
6682 """"""""""
6683
6684 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6685 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6686 conditions in the same way.
6687
6688 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6690
6691 Syntax:
6692 """""""
6693
6694 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6695 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6696 all types however.
6697
6698 ::
6699
6700       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6701       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6702       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6703       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6704       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6705
6706 Overview:
6707 """""""""
6708
6709 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6710
6711 Arguments:
6712 """"""""""
6713
6714 The argument and return value are floating point numbers of the same
6715 type.
6716
6717 Semantics:
6718 """"""""""
6719
6720 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6721 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6722 conditions in the same way.
6723
6724 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6726
6727 Syntax:
6728 """""""
6729
6730 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6731 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6732 all types however.
6733
6734 ::
6735
6736       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6737       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6738       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6739       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6740       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6741
6742 Overview:
6743 """""""""
6744
6745 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6746 specified (positive or negative) power.
6747
6748 Arguments:
6749 """"""""""
6750
6751 The second argument is a floating point power, and the first is a value
6752 to raise to that power.
6753
6754 Semantics:
6755 """"""""""
6756
6757 This function returns the first value raised to the second power,
6758 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
6759 handles error conditions in the same way.
6760
6761 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
6762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6763
6764 Syntax:
6765 """""""
6766
6767 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
6768 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6769 all types however.
6770
6771 ::
6772
6773       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
6774       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
6775       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
6776       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
6777       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6778
6779 Overview:
6780 """""""""
6781
6782 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
6783
6784 Arguments:
6785 """"""""""
6786
6787 The argument and return value are floating point numbers of the same
6788 type.
6789
6790 Semantics:
6791 """"""""""
6792
6793 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
6794 would, and handles error conditions in the same way.
6795
6796 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
6797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6798
6799 Syntax:
6800 """""""
6801
6802 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
6803 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6804 all types however.
6805
6806 ::
6807
6808       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
6809       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
6810       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
6811       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
6812       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6813
6814 Overview:
6815 """""""""
6816
6817 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
6818
6819 Arguments:
6820 """"""""""
6821
6822 The argument and return value are floating point numbers of the same
6823 type.
6824
6825 Semantics:
6826 """"""""""
6827
6828 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
6829 would, and handles error conditions in the same way.
6830
6831 '``llvm.log.*``' Intrinsic
6832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6833
6834 Syntax:
6835 """""""
6836
6837 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
6838 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6839 all types however.
6840
6841 ::
6842
6843       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
6844       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
6845       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
6846       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
6847       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6848
6849 Overview:
6850 """""""""
6851
6852 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
6853
6854 Arguments:
6855 """"""""""
6856
6857 The argument and return value are floating point numbers of the same
6858 type.
6859
6860 Semantics:
6861 """"""""""
6862
6863 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
6864 would, and handles error conditions in the same way.
6865
6866 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
6867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6868
6869 Syntax:
6870 """""""
6871
6872 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
6873 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6874 all types however.
6875
6876 ::
6877
6878       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
6879       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
6880       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
6881       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
6882       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6883
6884 Overview:
6885 """""""""
6886
6887 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
6888
6889 Arguments:
6890 """"""""""
6891
6892 The argument and return value are floating point numbers of the same
6893 type.
6894
6895 Semantics:
6896 """"""""""
6897
6898 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
6899 would, and handles error conditions in the same way.
6900
6901 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
6902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6903
6904 Syntax:
6905 """""""
6906
6907 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
6908 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6909 all types however.
6910
6911 ::
6912
6913       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
6914       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
6915       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
6916       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
6917       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6918
6919 Overview:
6920 """""""""
6921
6922 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
6923
6924 Arguments:
6925 """"""""""
6926
6927 The argument and return value are floating point numbers of the same
6928 type.
6929
6930 Semantics:
6931 """"""""""
6932
6933 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
6934 would, and handles error conditions in the same way.
6935
6936 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
6937 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6938
6939 Syntax:
6940 """""""
6941
6942 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
6943 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6944 all types however.
6945
6946 ::
6947
6948       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
6949       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
6950       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
6951       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
6952       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
6953
6954 Overview:
6955 """""""""
6956
6957 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
6958 operation.
6959
6960 Arguments:
6961 """"""""""
6962
6963 The argument and return value are floating point numbers of the same
6964 type.
6965
6966 Semantics:
6967 """"""""""
6968
6969 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
6970 would.
6971
6972 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
6973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6974
6975 Syntax:
6976 """""""
6977
6978 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
6979 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6980 all types however.
6981
6982 ::
6983
6984       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
6985       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
6986       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
6987       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
6988       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6989
6990 Overview:
6991 """""""""
6992
6993 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
6994 operand.
6995
6996 Arguments:
6997 """"""""""
6998
6999 The argument and return value are floating point numbers of the same
7000 type.
7001
7002 Semantics:
7003 """"""""""
7004
7005 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7006 would, and handles error conditions in the same way.
7007
7008 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7010
7011 Syntax:
7012 """""""
7013
7014 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7015 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7016 all types however.
7017
7018 ::
7019
7020       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7021       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7022       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7023       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7024       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7025
7026 Overview:
7027 """""""""
7028
7029 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7030
7031 Arguments:
7032 """"""""""
7033
7034 The argument and return value are floating point numbers of the same
7035 type.
7036
7037 Semantics:
7038 """"""""""
7039
7040 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7041 would, and handles error conditions in the same way.
7042
7043 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7045
7046 Syntax:
7047 """""""
7048
7049 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7050 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7051 all types however.
7052
7053 ::
7054
7055       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7056       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7057       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7058       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7059       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7060
7061 Overview:
7062 """""""""
7063
7064 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7065
7066 Arguments:
7067 """"""""""
7068
7069 The argument and return value are floating point numbers of the same
7070 type.
7071
7072 Semantics:
7073 """"""""""
7074
7075 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7076 would, and handles error conditions in the same way.
7077
7078 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7080
7081 Syntax:
7082 """""""
7083
7084 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7085 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7086 all types however.
7087
7088 ::
7089
7090       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7091       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7092       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7093       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7094       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7095
7096 Overview:
7097 """""""""
7098
7099 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7100 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7101
7102 Arguments:
7103 """"""""""
7104
7105 The argument and return value are floating point numbers of the same
7106 type.
7107
7108 Semantics:
7109 """"""""""
7110
7111 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7112 would, and handles error conditions in the same way.
7113
7114 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7116
7117 Syntax:
7118 """""""
7119
7120 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7121 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7122 all types however.
7123
7124 ::
7125
7126       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7127       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7128       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7129       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7130       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7131
7132 Overview:
7133 """""""""
7134
7135 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7136 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7137 operand isn't an integer.
7138
7139 Arguments:
7140 """"""""""
7141
7142 The argument and return value are floating point numbers of the same
7143 type.
7144
7145 Semantics:
7146 """"""""""
7147
7148 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7149 would, and handles error conditions in the same way.
7150
7151 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7153
7154 Syntax:
7155 """""""
7156
7157 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7158 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7159 all types however.
7160
7161 ::
7162
7163       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7164       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7165       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7166       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7167       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7168
7169 Overview:
7170 """""""""
7171
7172 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7173 nearest integer.
7174
7175 Arguments:
7176 """"""""""
7177
7178 The argument and return value are floating point numbers of the same
7179 type.
7180
7181 Semantics:
7182 """"""""""
7183
7184 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7185 functions would, and handles error conditions in the same way.
7186
7187 Bit Manipulation Intrinsics
7188 ---------------------------
7189
7190 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7191 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7192
7193 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7195
7196 Syntax:
7197 """""""
7198
7199 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7200 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7201
7202 ::
7203
7204       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7205       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7206       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7207
7208 Overview:
7209 """""""""
7210
7211 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7212 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7213 These are useful for performing operations on data that is not in the
7214 target's native byte order.
7215
7216 Semantics:
7217 """"""""""
7218
7219 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7220 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7221 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7222 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7223 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7224 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7225 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7226 respectively).
7227
7228 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7230
7231 Syntax:
7232 """""""
7233
7234 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7235 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7236 support all bit widths or vector types, however.
7237
7238 ::
7239
7240       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7241       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7242       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7243       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7244       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7245       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7246
7247 Overview:
7248 """""""""
7249
7250 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7251 in a value.
7252
7253 Arguments:
7254 """"""""""
7255
7256 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7257 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7258 match the argument type.
7259
7260 Semantics:
7261 """"""""""
7262
7263 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7264 each element of a vector.
7265
7266 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7268
7269 Syntax:
7270 """""""
7271
7272 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7273 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7274 targets support all bit widths or vector types, however.
7275
7276 ::
7277
7278       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7279       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7280       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7281       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7282       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7283       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7284
7285 Overview:
7286 """""""""
7287
7288 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7289 leading zeros in a variable.
7290
7291 Arguments:
7292 """"""""""
7293
7294 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7295 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7296 type must match the first argument type.
7297
7298 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7299 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7300 defined result. Historically some architectures did not provide a
7301 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7302 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7303
7304 Semantics:
7305 """"""""""
7306
7307 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7308 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7309 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7310 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7311 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7312
7313 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7315
7316 Syntax:
7317 """""""
7318
7319 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7320 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7321 support all bit widths or vector types, however.
7322
7323 ::
7324
7325       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7326       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7327       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7328       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7329       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7330       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7331
7332 Overview:
7333 """""""""
7334
7335 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7336 trailing zeros.
7337
7338 Arguments:
7339 """"""""""
7340
7341 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7342 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7343 type must match the first argument type.
7344
7345 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7346 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7347 defined result. Historically some architectures did not provide a
7348 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7349 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7350
7351 Semantics:
7352 """"""""""
7353
7354 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7355 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7356 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7357 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7358 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7359
7360 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7361 -----------------------------------
7362
7363 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7364
7365 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7366 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7367
7368 Syntax:
7369 """""""
7370
7371 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7372 on any integer bit width.
7373
7374 ::
7375
7376       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7377       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7378       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7379
7380 Overview:
7381 """""""""
7382
7383 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7384 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7385 occurred during the signed summation.
7386
7387 Arguments:
7388 """"""""""
7389
7390 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7391 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7392 bit width. The second element of the result structure must be of type
7393 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7394 addition.
7395
7396 Semantics:
7397 """"""""""
7398
7399 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7400 a signed addition of the two variables. They return a structure — the
7401 first element of which is the signed summation, and the second element
7402 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7403 overflow.
7404
7405 Examples:
7406 """""""""
7407
7408 .. code-block:: llvm
7409
7410       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7411       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7412       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7413       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7414
7415 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7417
7418 Syntax:
7419 """""""
7420
7421 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7422 on any integer bit width.
7423
7424 ::
7425
7426       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7427       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7428       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7429
7430 Overview:
7431 """""""""
7432
7433 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7434 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7435 occurred during the unsigned summation.
7436
7437 Arguments:
7438 """"""""""
7439
7440 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7441 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7442 bit width. The second element of the result structure must be of type
7443 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7444 addition.
7445
7446 Semantics:
7447 """"""""""
7448
7449 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7450 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure — the
7451 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7452 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7453
7454 Examples:
7455 """""""""
7456
7457 .. code-block:: llvm
7458
7459       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7460       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7461       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7462       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7463
7464 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7466
7467 Syntax:
7468 """""""
7469
7470 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7471 on any integer bit width.
7472
7473 ::
7474
7475       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7476       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7477       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7478
7479 Overview:
7480 """""""""
7481
7482 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7483 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7484 overflow occurred during the signed subtraction.
7485
7486 Arguments:
7487 """"""""""
7488
7489 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7490 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7491 bit width. The second element of the result structure must be of type
7492 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7493 subtraction.
7494
7495 Semantics:
7496 """"""""""
7497
7498 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7499 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure — the
7500 first element of which is the subtraction, and the second element of
7501 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7502 overflow.
7503
7504 Examples:
7505 """""""""
7506
7507 .. code-block:: llvm
7508
7509       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7510       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7511       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7512       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7513
7514 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7516
7517 Syntax:
7518 """""""
7519
7520 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7521 on any integer bit width.
7522
7523 ::
7524
7525       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7526       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7527       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7528
7529 Overview:
7530 """""""""
7531
7532 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7533 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7534 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7535
7536 Arguments:
7537 """"""""""
7538
7539 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7540 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7541 bit width. The second element of the result structure must be of type
7542 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7543 subtraction.
7544
7545 Semantics:
7546 """"""""""
7547
7548 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7549 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure —
7550 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7551 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7552 overflow.
7553
7554 Examples:
7555 """""""""
7556
7557 .. code-block:: llvm
7558
7559       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7560       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7561       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7562       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7563
7564 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7566
7567 Syntax:
7568 """""""
7569
7570 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7571 on any integer bit width.
7572
7573 ::
7574
7575       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7576       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7577       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7578
7579 Overview:
7580 """""""""
7581
7582 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7583 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7584 overflow occurred during the signed multiplication.
7585
7586 Arguments:
7587 """"""""""
7588
7589 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7590 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7591 bit width. The second element of the result structure must be of type
7592 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7593 multiplication.
7594
7595 Semantics:
7596 """"""""""
7597
7598 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7599 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure —
7600 the first element of which is the multiplication, and the second element
7601 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7602 overflow.
7603
7604 Examples:
7605 """""""""
7606
7607 .. code-block:: llvm
7608
7609       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7610       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7611       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7612       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7613
7614 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7616
7617 Syntax:
7618 """""""
7619
7620 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7621 on any integer bit width.
7622
7623 ::
7624
7625       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7626       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7627       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7628
7629 Overview:
7630 """""""""
7631
7632 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7633 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7634 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7635
7636 Arguments:
7637 """"""""""
7638
7639 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7640 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7641 bit width. The second element of the result structure must be of type
7642 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7643 multiplication.
7644
7645 Semantics:
7646 """"""""""
7647
7648 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7649 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure
7650 — the first element of which is the multiplication, and the second
7651 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7652 resulted in an overflow.
7653
7654 Examples:
7655 """""""""
7656
7657 .. code-block:: llvm
7658
7659       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7660       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7661       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7662       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7663
7664 Specialised Arithmetic Intrinsics
7665 ---------------------------------
7666
7667 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7669
7670 Syntax:
7671 """""""
7672
7673 ::
7674
7675       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7676       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7677
7678 Overview:
7679 """""""""
7680
7681 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7682 expressions that can be fused if the code generator determines that the
7683 fused expression would be legal and efficient.
7684
7685 Arguments:
7686 """"""""""
7687
7688 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7689 multiplicands, a and b, and an addend c.
7690
7691 Semantics:
7692 """"""""""
7693
7694 The expression:
7695
7696 ::
7697
7698       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7699
7700 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7701 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7702 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7703 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7704 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7705
7706 Examples:
7707 """""""""
7708
7709 .. code-block:: llvm
7710
7711       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7712
7713 Half Precision Floating Point Intrinsics
7714 ----------------------------------------
7715
7716 For most target platforms, half precision floating point is a
7717 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7718 but does not support computation in the format.
7719
7720 This means that code must first load the half-precision floating point
7721 value as an i16, then convert it to float with
7722 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7723 then be performed on the float value (including extending to double
7724 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7725 if needed, then converted to i16 with
7726 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7727 i16 value.
7728
7729 .. _int_convert_to_fp16:
7730
7731 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7733
7734 Syntax:
7735 """""""
7736
7737 ::
7738
7739       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7740
7741 Overview:
7742 """""""""
7743
7744 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7745 from single precision floating point format to half precision floating
7746 point format.
7747
7748 Arguments:
7749 """"""""""
7750
7751 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7752 converted.
7753
7754 Semantics:
7755 """"""""""
7756
7757 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7758 from single precision floating point format to half precision floating
7759 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
7760 converted number.
7761
7762 Examples:
7763 """""""""
7764
7765 .. code-block:: llvm
7766
7767       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7768       store i16 %res, i16* @x, align 2
7769
7770 .. _int_convert_from_fp16:
7771
7772 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
7773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7774
7775 Syntax:
7776 """""""
7777
7778 ::
7779
7780       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7781
7782 Overview:
7783 """""""""
7784
7785 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7786 conversion from half precision floating point format to single precision
7787 floating point format.
7788
7789 Arguments:
7790 """"""""""
7791
7792 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7793 converted.
7794
7795 Semantics:
7796 """"""""""
7797
7798 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7799 conversion from half single precision floating point format to single
7800 precision floating point format. The input half-float value is
7801 represented by an ``i16`` value.
7802
7803 Examples:
7804 """""""""
7805
7806 .. code-block:: llvm
7807
7808       %a = load i16* @x, align 2
7809       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7810
7811 Debugger Intrinsics
7812 -------------------
7813
7814 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
7815 prefix), are described in the `LLVM Source Level
7816 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
7817 document.
7818
7819 Exception Handling Intrinsics
7820 -----------------------------
7821
7822 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
7823 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
7824 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
7825
7826 .. _int_trampoline:
7827
7828 Trampoline Intrinsics
7829 ---------------------
7830
7831 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
7832 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
7833 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
7834 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
7835 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
7836 stack, which also contains code to splice the nest value into the
7837 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
7838 extension.
7839
7840 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
7841 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
7842 It can be created as follows:
7843
7844 .. code-block:: llvm
7845
7846       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
7847       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
7848       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
7849       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
7850       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
7851
7852 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
7853 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
7854
7855 .. _int_it:
7856
7857 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
7858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7859
7860 Syntax:
7861 """""""
7862
7863 ::
7864
7865       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
7866
7867 Overview:
7868 """""""""
7869
7870 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
7871 turning it into a trampoline.
7872
7873 Arguments:
7874 """"""""""
7875
7876 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
7877 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
7878 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
7879 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
7880 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
7881 front-end that generates this intrinsic needs to have some
7882 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
7883 bitcast to an ``i8*``.
7884
7885 Semantics:
7886 """"""""""
7887
7888 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
7889 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
7890 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
7891 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
7892 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
7893 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
7894 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
7895 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
7896 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
7897 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
7898 modified, then the effect of any later call to the returned function
7899 pointer is undefined.
7900
7901 .. _int_at:
7902
7903 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
7904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7905
7906 Syntax:
7907 """""""
7908
7909 ::
7910
7911       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
7912
7913 Overview:
7914 """""""""
7915
7916 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
7917 a trampoline (passed as ``tramp``).
7918
7919 Arguments:
7920 """"""""""
7921
7922 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
7923 code filled in by a previous call to
7924 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
7925
7926 Semantics:
7927 """"""""""
7928
7929 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
7930 different to the address where the trampoline is actually stored. This
7931 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
7932 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
7933 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
7934
7935 Memory Use Markers
7936 ------------------
7937
7938 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
7939 memory objects and ranges where variables are immutable.
7940
7941 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
7942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7943
7944 Syntax:
7945 """""""
7946
7947 ::
7948
7949       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7950
7951 Overview:
7952 """""""""
7953
7954 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
7955 object's lifetime.
7956
7957 Arguments:
7958 """"""""""
7959
7960 The first argument is a constant integer representing the size of the
7961 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
7962 to the object.
7963
7964 Semantics:
7965 """"""""""
7966
7967 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
7968 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
7969 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
7970 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
7971
7972 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
7973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7974
7975 Syntax:
7976 """""""
7977
7978 ::
7979
7980       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
7981
7982 Overview:
7983 """""""""
7984
7985 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
7986 object's lifetime.
7987
7988 Arguments:
7989 """"""""""
7990
7991 The first argument is a constant integer representing the size of the
7992 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
7993 to the object.
7994
7995 Semantics:
7996 """"""""""
7997
7998 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
7999 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8000 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8001 object following this intrinsic may be removed as dead.
8002
8003 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8005
8006 Syntax:
8007 """""""
8008
8009 ::
8010
8011       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8012
8013 Overview:
8014 """""""""
8015
8016 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8017 a memory object will not change.
8018
8019 Arguments:
8020 """"""""""
8021
8022 The first argument is a constant integer representing the size of the
8023 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8024 to the object.
8025
8026 Semantics:
8027 """"""""""
8028
8029 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8030 the return value, the referenced memory location is constant and
8031 unchanging.
8032
8033 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8035
8036 Syntax:
8037 """""""
8038
8039 ::
8040
8041       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8042
8043 Overview:
8044 """""""""
8045
8046 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8047 memory object are mutable.
8048
8049 Arguments:
8050 """"""""""
8051
8052 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8053 The second argument is a constant integer representing the size of the
8054 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8055 pointer to the object.
8056
8057 Semantics:
8058 """"""""""
8059
8060 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8061
8062 General Intrinsics
8063 ------------------
8064
8065 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8066 purpose.
8067
8068 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8070
8071 Syntax:
8072 """""""
8073
8074 ::
8075
8076       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8077
8078 Overview:
8079 """""""""
8080
8081 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8082
8083 Arguments:
8084 """"""""""
8085
8086 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8087 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8088 source file name, and the last argument is the line number.
8089
8090 Semantics:
8091 """"""""""
8092
8093 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8094 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8095 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8096 ignored by code generation and optimization.
8097
8098 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8100
8101 Syntax:
8102 """""""
8103
8104 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8105 any integer bit width.
8106
8107 ::
8108
8109       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8110       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8111       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8112       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8113       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8114
8115 Overview:
8116 """""""""
8117
8118 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8119
8120 Arguments:
8121 """"""""""
8122
8123 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8124 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8125 global string which is the source file name, and the last argument is
8126 the line number. It returns the value of the first argument.
8127
8128 Semantics:
8129 """"""""""
8130
8131 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8132 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8133 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8134 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8135
8136 '``llvm.trap``' Intrinsic
8137 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8138
8139 Syntax:
8140 """""""
8141
8142 ::
8143
8144       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8145
8146 Overview:
8147 """""""""
8148
8149 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8150
8151 Arguments:
8152 """"""""""
8153
8154 None.
8155
8156 Semantics:
8157 """"""""""
8158
8159 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8160 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8161 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8162
8163 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8165
8166 Syntax:
8167 """""""
8168
8169 ::
8170
8171       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8172
8173 Overview:
8174 """""""""
8175
8176 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8177
8178 Arguments:
8179 """"""""""
8180
8181 None.
8182
8183 Semantics:
8184 """"""""""
8185
8186 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8187 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8188 debugger.
8189
8190 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8192
8193 Syntax:
8194 """""""
8195
8196 ::
8197
8198       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8199
8200 Overview:
8201 """""""""
8202
8203 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8204 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8205 is placed on the stack before local variables.
8206
8207 Arguments:
8208 """"""""""
8209
8210 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8211 The first argument is the value loaded from the stack guard
8212 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8213 enough space to hold the value of the guard.
8214
8215 Semantics:
8216 """"""""""
8217
8218 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8219 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8220 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8221 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8222 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8223 they are different, then the program aborts by calling the
8224 ``__stack_chk_fail()`` function.
8225
8226 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8228
8229 Syntax:
8230 """""""
8231
8232 ::
8233
8234       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8235       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8236
8237 Overview:
8238 """""""""
8239
8240 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8241 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8242 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8243 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8244 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8245 other object.
8246
8247 Arguments:
8248 """"""""""
8249
8250 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8251 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8252 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8253 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8254 only accepts constants.
8255
8256 Semantics:
8257 """"""""""
8258
8259 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8260 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8261 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8262 on the ``min`` argument).
8263
8264 '``llvm.expect``' Intrinsic
8265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8266
8267 Syntax:
8268 """""""
8269
8270 ::
8271
8272       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8273       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8274
8275 Overview:
8276 """""""""
8277
8278 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8279 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8280
8281 Arguments:
8282 """"""""""
8283
8284 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8285 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8286 constant value, variables are not allowed.
8287
8288 Semantics:
8289 """"""""""
8290
8291 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8292
8293 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8295
8296 Syntax:
8297 """""""
8298
8299 ::
8300
8301       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8302
8303 Overview:
8304 """""""""
8305
8306 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8307 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8308
8309 Arguments:
8310 """"""""""
8311
8312 None.
8313
8314 Semantics:
8315 """"""""""
8316
8317 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8318 by codegen.