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