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