Add two new calling conventions for runtime calls
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``linker_private``
201     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
202     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
203     they are removed by the linker from the final linked image
204     (executable or dynamic library).
205 ``linker_private_weak``
206     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
207     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
208     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
209     image (executable or dynamic library).
210 ``internal``
211     Similar to private, but the value shows as a local symbol
212     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
213     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
214 ``available_externally``
215     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
216     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
217     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
218     of the definition of the global, which is known to be somewhere
219     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
220     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
221     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
222     not declarations.
223 ``linkonce``
224     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
225     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
226     some forms of inline functions, templates, or other code which must
227     be generated in each translation unit that uses it, but where the
228     body may be overridden with a more definitive definition later.
229     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
230     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
231     inline the body of this function into callers because it doesn't
232     know if this definition of the function is the definitive definition
233     within the program or whether it will be overridden by a stronger
234     definition. To enable inlining and other optimizations, use
235     "``linkonce_odr``" linkage.
236 ``weak``
237     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
238     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
239     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
240     in C source code.
241 ``common``
242     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
243     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
244     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
245     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
246     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
247     must have a zero initializer, and may not be marked
248     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
249     common linkage.
250
251 .. _linkage_appending:
252
253 ``appending``
254     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
255     pointer to array type. When two global variables with appending
256     linkage are linked together, the two global arrays are appended
257     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
258     system linker append together "sections" with identical names when
259     .o files are linked.
260 ``extern_weak``
261     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
262     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
263     instead of being an undefined reference.
264 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
265     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
266     functions with different semantics. Other languages, such as
267     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
268     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
269     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
270     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
271     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
272 ``external``
273     If none of the above identifiers are used, the global is externally
274     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
275     resolve external symbol references.
276
277 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
278 other than ``external`` or ``extern_weak``.
279
280 .. _callingconv:
281
282 Calling Conventions
283 -------------------
284
285 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
286 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
287 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
288 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
289 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
290 added in the future:
291
292 "``ccc``" - The C calling convention
293     This calling convention (the default if no other calling convention
294     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
295     convention supports varargs function calls and tolerates some
296     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
297     the function (as does normal C).
298 "``fastcc``" - The fast calling convention
299     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
300     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
301     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
302     code for the target, without having to conform to an externally
303     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
304     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
305     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
306     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
307     match the prototype of the function definition.
308 "``coldcc``" - The cold calling convention
309     This calling convention attempts to make code in the caller as
310     efficient as possible under the assumption that the call is not
311     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
312     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
313     This calling convention does not support varargs and requires the
314     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
315     function definition.
316 "``cc 10``" - GHC convention
317     This calling convention has been implemented specifically for use by
318     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
319     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
320     by disabling callee save registers. This calling convention should
321     not be used lightly but only for specific situations such as an
322     alternative to the *register pinning* performance technique often
323     used when implementing functional programming languages. At the
324     moment only X86 supports this convention and it has the following
325     limitations:
326
327     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
328        floating point types are supported.
329     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
330        floating point parameters.
331
332     This calling convention supports `tail call
333     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
334     caller and callee are using it.
335 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
336     This calling convention has been implemented specifically for use by
337     the `High-Performance Erlang
338     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
339     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
340     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
341     registers for argument passing than the ordinary C calling
342     convention and defines no callee-saved registers. The calling
343     convention properly supports `tail call
344     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
345     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
346     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
347     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
348     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
349     bit).
350 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
351     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
352     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
353     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
354     platform's customary return register.
355 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
356     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
357     sequence in place of a call site. This convention forces the call
358     arguments into registers but allows them to be dynamcially
359     allocated. This can currently only be used with calls to
360     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
361     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
362 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
363     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
364     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
365     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
366     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
367     burden of saving and recovering a large register set before and after the
368     call in the caller.
369
370     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
371       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
372       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
373
374     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
375     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
376     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
377     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
378     registers, which haven't already been saved by the caller.
379
380     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
381     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
382     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
383     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
384     by other runtimes in the future too. The current implementation only
385     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
386     future.
387 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
388     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
389     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
390     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
391     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
392     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
393     recovering a large register set before and after the call in the caller.
394
395     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
396       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
397       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
398
399     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
400     that don't need to call out to any other functions.
401
402     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
403     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
404     experimental at this time.
405 "``cc <n>``" - Numbered convention
406     Any calling convention may be specified by number, allowing
407     target-specific calling conventions to be used. Target specific
408     calling conventions start at 64.
409
410 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
411 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
412 convention.
413
414 .. _visibilitystyles:
415
416 Visibility Styles
417 -----------------
418
419 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
420 styles:
421
422 "``default``" - Default style
423     On targets that use the ELF object file format, default visibility
424     means that the declaration is visible to other modules and, in
425     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
426     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
427     to other modules. Default visibility corresponds to "external
428     linkage" in the language.
429 "``hidden``" - Hidden style
430     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
431     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
432     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
433     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
434     library) can reference it directly.
435 "``protected``" - Protected style
436     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
437     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
438     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
439     cannot be overridden by another module.
440
441 .. _namedtypes:
442
443 DLL Storage Classes
444 -------------------
445
446 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
447 DLL storage class:
448
449 ``dllimport``
450     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
451     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
452     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
453     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
454 ``dllexport``
455     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
456     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
457     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
458     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
459     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
460     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
461
462 Named Types
463 -----------
464
465 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
466 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
467 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
468 specification is:
469
470 .. code-block:: llvm
471
472     %mytype = type { %mytype*, i32 }
473
474 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
475 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
476 expected with the syntax "%mytype".
477
478 Note that type names are aliases for the structural type that they
479 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
480 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
481 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
482 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
483 render all types of a particular shape. This means that if you have code
484 where two different source types end up having the same LLVM type, that
485 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
486 an important design point and isn't going to change.
487
488 .. _globalvars:
489
490 Global Variables
491 ----------------
492
493 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
494 instead of run-time.
495
496 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
497 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
498
499 Global variables in other translation units can also be declared, in which
500 case they don't have an initializer.
501
502 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
503 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
504 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
505 TLS model may be specified:
506
507 ``localdynamic``
508     For variables that are only used within the current shared library.
509 ``initialexec``
510     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
511 ``localexec``
512     For variables defined in the executable and only used within it.
513
514 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
515 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
516 more information on under which circumstances the different models may
517 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
518 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
519
520 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
521 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
522 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
523 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
524 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
525 variable.
526
527 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
528 constant, even if the final definition of the global is not. This
529 capability can be used to enable slightly better optimization of the
530 program, but requires the language definition to guarantee that
531 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
532 units that do not include the definition.
533
534 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
535 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
536 always define a pointer to their "content" type because they describe a
537 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
538 pointers.
539
540 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
541 that the address is not significant, only the content. Constants marked
542 like this can be merged with other constants if they have the same
543 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
544 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
545 whose address is significant.
546
547 A global variable may be declared to reside in a target-specific
548 numbered address space. For targets that support them, address spaces
549 may affect how optimizations are performed and/or what target
550 instructions are used to access the variable. The default address space
551 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
552
553 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
554 target supports it, it will emit globals to the section specified.
555
556 By default, global initializers are optimized by assuming that global
557 variables defined within the module are not modified from their
558 initial values before the start of the global initializer.  This is
559 true even for variables potentially accessible from outside the
560 module, including those with external linkage or appearing in
561 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
562 by marking the variable with ``externally_initialized``.
563
564 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
565 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
566 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
567 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
568 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
569 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
570 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
571 assume that the globals are densely packed in their section and try to
572 iterate over them as an array, alignment padding would break this
573 iteration.
574
575 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
576
577 Syntax::
578
579     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
580                          [AddrSpace] [unnamed_addr] [ExternallyInitialized]
581                          <global | constant> <Type>
582                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
583
584 For example, the following defines a global in a numbered address space
585 with an initializer, section, and alignment:
586
587 .. code-block:: llvm
588
589     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
590
591 The following example just declares a global variable
592
593 .. code-block:: llvm
594
595    @G = external global i32
596
597 The following example defines a thread-local global with the
598 ``initialexec`` TLS model:
599
600 .. code-block:: llvm
601
602     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
603
604 .. _functionstructure:
605
606 Functions
607 ---------
608
609 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
610 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
611 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
612 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
613 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
614 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
615 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
616 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
617 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
618 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
619 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
620
621 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
622 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
623 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
624 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
625 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
626 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
627 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
628 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
629
630 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
631 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
632 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
633 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
634 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
635 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
636 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
637 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
638 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
639
640 The first basic block in a function is special in two ways: it is
641 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
642 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
643 the entry block of a function). Because the block can have no
644 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
645
646 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
647 target supports it, it will emit functions to the section specified.
648
649 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
650 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
651 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
652 is specified, the function is forced to have at least that much
653 alignment. All alignments must be a power of 2.
654
655 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
656 be significant and two identical functions can be merged.
657
658 Syntax::
659
660     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
661            [cconv] [ret attrs]
662            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
663            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
664            [gc] [prefix Constant] { ... }
665
666 .. _langref_aliases:
667
668 Aliases
669 -------
670
671 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
672 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
673 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
674 :ref:`visibility style <visibility>`, and an optional :ref:`DLL storage class
675 <dllstorageclass>`.
676
677 Syntax::
678
679     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
680
681 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
682 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
683 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
684 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
685 alias.
686
687 .. _namedmetadatastructure:
688
689 Named Metadata
690 --------------
691
692 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
693 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
694 operands for a named metadata.
695
696 Syntax::
697
698     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
699     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
700     !1 = metadata !{metadata !"one"}
701     !2 = metadata !{metadata !"two"}
702     ; A named metadata.
703     !name = !{!0, !1, !2}
704
705 .. _paramattrs:
706
707 Parameter Attributes
708 --------------------
709
710 The return type and each parameter of a function type may have a set of
711 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
712 used to communicate additional information about the result or
713 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
714 of the function, not of the function type, so functions with different
715 parameter attributes can have the same function type.
716
717 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
718 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
719 For example:
720
721 .. code-block:: llvm
722
723     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
724     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
725     declare signext i8 @returns_signed_char()
726
727 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
728 ``readonly``) come immediately after the argument list.
729
730 Currently, only the following parameter attributes are defined:
731
732 ``zeroext``
733     This indicates to the code generator that the parameter or return
734     value should be zero-extended to the extent required by the target's
735     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
736     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
737 ``signext``
738     This indicates to the code generator that the parameter or return
739     value should be sign-extended to the extent required by the target's
740     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
741     the callee (for a return value).
742 ``inreg``
743     This indicates that this parameter or return value should be treated
744     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
745     a function call or return (usually, by putting it in a register as
746     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
747     two different kinds of registers). Use of this attribute is
748     target-specific.
749 ``byval``
750     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
751     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
752     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
753     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
754     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
755     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
756     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
757     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
758     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
759     values.
760
761     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
762     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
763     form and the known alignment of the pointer specified to the call
764     site. If the alignment is not specified, then the code generator
765     makes a target-specific assumption.
766
767 .. _attr_inalloca:
768
769 ``inalloca``
770
771 .. Warning:: This feature is unstable and not fully implemented.
772
773     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
774     address of all stack-allocated arguments to a ``call`` or ``invoke``
775     before it executes.  It is similar to ``byval`` in that it is used
776     to pass arguments by value, but it guarantees that the argument will
777     not be copied.
778
779     To be :ref:`well formed <wellformed>`, an alloca may be used as an
780     ``inalloca`` argument at most once.  The attribute can only be
781     applied to the last parameter, and it guarantees that they are
782     passed in memory.  The ``inalloca`` attribute cannot be used in
783     conjunction with other attributes that affect argument storage, like
784     ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The ``inalloca`` stack
785     space is considered to be clobbered by any call that uses it, so any
786     ``inalloca`` parameters cannot be marked ``readonly``.
787
788     When the call site is reached, the argument allocation must have
789     been the most recent stack allocation that is still live, or the
790     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
791     space after an argument allocation and before its call site, but it
792     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
793     <int_stackrestore>`.
794
795     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
796     attribute.
797
798 ``sret``
799     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
800     structure that is the return value of the function in the source
801     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
802     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
803     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
804     the first parameter. This is not a valid attribute for return
805     values.
806 ``noalias``
807     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
808     the argument or return value do not alias pointer values which are
809     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
810     call to the parent function, dependencies between memory references
811     from before or after the call and from those during the call are
812     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
813     value used in that call. The caller shares the responsibility with
814     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
815     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
816     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
817
818     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
819     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
820     though it is slightly weaker.
821
822     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
823     while LLVM's ``noalias`` is.
824 ``nocapture``
825     This indicates that the callee does not make any copies of the
826     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
827     attribute for return values.
828
829 .. _nest:
830
831 ``nest``
832     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
833     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
834     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
835
836 ``returned``
837     This indicates that the function always returns the argument as its return
838     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
839     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
840     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
841     the callee. The parameter and the function return type must be valid
842     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
843     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
844
845 .. _gc:
846
847 Garbage Collector Names
848 -----------------------
849
850 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
851 string:
852
853 .. code-block:: llvm
854
855     define void @f() gc "name" { ... }
856
857 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
858 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
859 support the named garbage collection algorithm.
860
861 .. _prefixdata:
862
863 Prefix Data
864 -----------
865
866 Prefix data is data associated with a function which the code generator
867 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
868 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
869 specific functions and make it available through the function pointer while
870 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
871 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
872 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
873 of the prefix data.
874
875 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
876 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
877 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
878 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
879 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
880 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
881 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
882 makes the format of the prefix data highly target dependent.
883
884 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
885 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
886 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
887 of the prefix data.
888
889 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
890 which encodes the ``nop`` instruction:
891
892 .. code-block:: llvm
893
894     define void @f() prefix i8 144 { ... }
895
896 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
897 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
898 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
899
900 .. code-block:: llvm
901
902     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
903
904     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
905
906 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
907 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
908 optimizers but will not be emitted in the object file.
909
910 .. _attrgrp:
911
912 Attribute Groups
913 ----------------
914
915 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
916 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
917 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
918 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
919 group will capture the important command line flags used to build that file.
920
921 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
922 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
923 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
924 different groups are merged.
925
926 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
927 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
928
929 .. code-block:: llvm
930
931    ; Target-independent attributes:
932    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
933
934    ; Target-dependent attributes:
935    attributes #1 = { "no-sse" }
936
937    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
938    define void @f() #0 #1 { ... }
939
940 .. _fnattrs:
941
942 Function Attributes
943 -------------------
944
945 Function attributes are set to communicate additional information about
946 a function. Function attributes are considered to be part of the
947 function, not of the function type, so functions with different function
948 attributes can have the same function type.
949
950 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
951 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
952 example:
953
954 .. code-block:: llvm
955
956     define void @f() noinline { ... }
957     define void @f() alwaysinline { ... }
958     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
959     define void @f() optsize { ... }
960
961 ``alignstack(<n>)``
962     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
963     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
964     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
965     parentheses.
966 ``alwaysinline``
967     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
968     this function into callers whenever possible, ignoring any active
969     inlining size threshold for this caller.
970 ``builtin``
971     This indicates that the callee function at a call site should be
972     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
973     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
974     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
975     attribute.
976 ``cold``
977     This attribute indicates that this function is rarely called. When
978     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
979     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
980     weight.
981 ``inlinehint``
982     This attribute indicates that the source code contained a hint that
983     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
984     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
985     inliner.
986 ``minsize``
987     This attribute suggests that optimization passes and code generator
988     passes make choices that keep the code size of this function as small
989     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
990     performance in order to minimize the size of the generated code.
991 ``naked``
992     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
993     function. This can have very system-specific consequences.
994 ``nobuiltin``
995     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
996     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
997     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
998     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
999     and on function declarations and definitions.
1000 ``noduplicate``
1001     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1002     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1003     within its parent function, but may not be duplicated within
1004     its parent function.
1005
1006     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1007     be an inlining candidate, provided that the call is not
1008     duplicated by inlining. That implies that the function has
1009     internal linkage and only has one call site, so the original
1010     call is dead after inlining.
1011 ``noimplicitfloat``
1012     This attributes disables implicit floating point instructions.
1013 ``noinline``
1014     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1015     function in any situation. This attribute may not be used together
1016     with the ``alwaysinline`` attribute.
1017 ``nonlazybind``
1018     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1019     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1020     startup time if the function is not called during program startup.
1021 ``noredzone``
1022     This attribute indicates that the code generator should not use a
1023     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1024 ``noreturn``
1025     This function attribute indicates that the function never returns
1026     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1027     function ever does dynamically return.
1028 ``nounwind``
1029     This function attribute indicates that the function never returns
1030     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1031     unwind, its runtime behavior is undefined.
1032 ``optnone``
1033     This function attribute indicates that the function is not optimized
1034     by any optimization or code generator passes with the
1035     exception of interprocedural optimization passes.
1036     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1037     attribute; this attribute is also incompatible
1038     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1039
1040     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1041     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1042     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1043     candidates for inlining into the body of this function.
1044 ``optsize``
1045     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1046     passes make choices that keep the code size of this function low,
1047     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1048     long as they do not significantly impact runtime performance.
1049 ``readnone``
1050     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1051     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1052     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1053     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1054     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1055     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1056     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1057     the ``C++`` exception throwing methods.
1058
1059     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1060     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1061     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1062 ``readonly``
1063     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1064     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1065     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1066     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1067     state that may be set in the caller. A readonly function always
1068     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1069     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1070     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1071     methods.
1072
1073     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1074     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1075     the pointer points to.
1076 ``returns_twice``
1077     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1078     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1079     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1080     functions.
1081 ``sanitize_address``
1082     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1083     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1084 ``sanitize_memory``
1085     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1086     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1087 ``sanitize_thread``
1088     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1089     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1090 ``ssp``
1091     This attribute indicates that the function should emit a stack
1092     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1093     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1094     return from the function to see if it has been overwritten. A
1095     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1096     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1097
1098     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1099     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1100     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1101       ``ssp-buffer-size``.
1102
1103     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1104     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1105     function will have an ``ssp`` attribute.
1106 ``sspreq``
1107     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1108     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1109     attribute.
1110
1111     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1112     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1113     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1114     an ``sspreq`` attribute.
1115 ``sspstrong``
1116     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1117     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1118     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1119     will enable protectors for functions with:
1120
1121     - Arrays of any size and type
1122     - Aggregates containing an array of any size and type.
1123     - Calls to alloca().
1124     - Local variables that have had their address taken.
1125
1126     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1127
1128     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1129     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1130     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1131 ``uwtable``
1132     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1133     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1134     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1135     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1136     units.
1137
1138 .. _moduleasm:
1139
1140 Module-Level Inline Assembly
1141 ----------------------------
1142
1143 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1144 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1145 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1146 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1147
1148 .. code-block:: llvm
1149
1150     module asm "inline asm code goes here"
1151     module asm "more can go here"
1152
1153 The strings can contain any character by escaping non-printable
1154 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1155 two digit hex code for the number.
1156
1157 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1158 assembly code is generated.
1159
1160 .. _langref_datalayout:
1161
1162 Data Layout
1163 -----------
1164
1165 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1166 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1167 simply:
1168
1169 .. code-block:: llvm
1170
1171     target datalayout = "layout specification"
1172
1173 The *layout specification* consists of a list of specifications
1174 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1175 with a letter and may include other information after the letter to
1176 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1177 as follows:
1178
1179 ``E``
1180     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1181     the bits with the most significance have the lowest address
1182     location.
1183 ``e``
1184     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1185     is, the bits with the least significance have the lowest address
1186     location.
1187 ``S<size>``
1188     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1189     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1190     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1191     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1192     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1193     alignment promotions.
1194 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1195     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1196     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1197     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1198     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1199     in the range [1,2^23).
1200 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1201     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1202     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1203 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1204     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1205     ``<size>``.
1206 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1207     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1208     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1209     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1210     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1211     targets.
1212 ``a:<abi>:<pref>``
1213     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1214 ``m:<mangling>``
1215     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1216     options are
1217
1218     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1219     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1220     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1221       symbols get a ``_`` prefix.
1222     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1223       functions also get a suffix based on the frame size.
1224 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1225     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1226     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1227     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1228     this set are considered to support most general arithmetic operations
1229     efficiently.
1230
1231 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1232 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1233 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1234
1235 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1236 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1237 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1238 specifications are given in this list:
1239
1240 -  ``E`` - big endian
1241 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1242 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1243    same as the default address space.
1244 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1245 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1246 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1247 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1248 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1249 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1250    alignment of 64-bits
1251 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1252 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1253 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1254 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1255 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1256 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1257 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1258
1259 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1260 following rules:
1261
1262 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1263    that specification is used.
1264 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1265    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1266    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1267    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1268    given the default specifications above, the i7 type will use the
1269    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1270    alignment of i64 (largest specified).
1271 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1272    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1273    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1274    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1275
1276 The function of the data layout string may not be what you expect.
1277 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1278 the code generator should use.
1279
1280 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1281 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1282 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1283 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1284 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1285 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1286 that require precise layout information, but this also prevents those
1287 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1288
1289 .. _langref_triple:
1290
1291 Target Triple
1292 -------------
1293
1294 A module may specify a target triple string that describes the target
1295 host. The syntax for the target triple is simply:
1296
1297 .. code-block:: llvm
1298
1299     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1300
1301 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1302 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1303
1304 ::
1305
1306     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1307     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1308
1309 This information is passed along to the backend so that it generates
1310 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1311 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1312
1313 .. _pointeraliasing:
1314
1315 Pointer Aliasing Rules
1316 ----------------------
1317
1318 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1319 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1320 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1321 to the following rules:
1322
1323 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1324    value it is *based* on.
1325 -  An address of a global variable is associated with the address range
1326    of the variable's storage.
1327 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1328    address range of the allocated storage.
1329 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1330    address.
1331 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1332    a function not defined within LLVM may be associated with address
1333    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1334    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1335    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1336
1337 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1338 following rules:
1339
1340 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1341    on the first operand of the ``getelementptr``.
1342 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1343    ``bitcast``.
1344 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1345    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1346    the pointer's value.
1347 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1348
1349 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1350 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1351
1352 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1353 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1354 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1355 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1356 alignment of the store.
1357
1358 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1359 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1360 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1361 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1362 alias analysis.
1363
1364 .. _volatile:
1365
1366 Volatile Memory Accesses
1367 ------------------------
1368
1369 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1370 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1371 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1372 volatile operations or change their order of execution relative to other
1373 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1374 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1375 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1376
1377 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1378 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1379 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1380 target-legal volatile load/store instructions.
1381
1382 .. admonition:: Rationale
1383
1384  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1385  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1386  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1387  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1388  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1389  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1390  do not violate the frontend's contract with the language.
1391
1392 .. _memmodel:
1393
1394 Memory Model for Concurrent Operations
1395 --------------------------------------
1396
1397 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1398 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1399 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1400 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1401
1402 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1403
1404 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1405 that
1406
1407 -  Is a superset of single-thread program order, and
1408 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1409    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1410    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1411    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1412    Constraints <ordering>`).
1413
1414 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1415 between a thread and signals executing inside that thread.
1416
1417 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1418 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1419 (defined) write operations (store instructions, atomic
1420 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1421 section, initialized globals are considered to have a write of the
1422 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1423 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1424 may see any write to the same byte, except:
1425
1426 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1427    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1428    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1429 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1430    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1431
1432 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1433
1434 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1435    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1436    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1437    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1438    synchronization.)
1439 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1440    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1441 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1442    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1443 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1444    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1445    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1446    constraints on how the choice is made.
1447 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1448
1449 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1450 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1451 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1452 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1453 than one instruction to read the series of bytes.
1454
1455 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1456 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1457 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1458 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1459 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1460 from an address, introducing a store can change a load that may see
1461 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1462
1463 .. _ordering:
1464
1465 Atomic Memory Ordering Constraints
1466 ----------------------------------
1467
1468 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1469 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1470 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1471 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1472 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1473 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1474 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1475 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1476 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1477 differently since they don't take an address. See that instruction's
1478 documentation for details.
1479
1480 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1481 :doc:`Atomics`.
1482
1483 ``unordered``
1484     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1485     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1486     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1487     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1488     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1489     to make them atomic in any interesting way.
1490 ``monotonic``
1491     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1492     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1493     address. All modification orders must be compatible with the
1494     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1495     orders can be combined to a global total order for the whole program
1496     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1497     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1498     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1499     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1500     happens before another atomic read of the same address, the later
1501     read must see the same value or a later value in the address's
1502     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1503     stronger) operations on the same address. If an address is written
1504     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1505     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1506     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1507     ``memory_order_relaxed``.
1508 ``acquire``
1509     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1510     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1511     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1512 ``release``
1513     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1514     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1515     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1516     complete description; see the C++0x definition of a release
1517     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1518     ``memory_order_release``.
1519 ``acq_rel`` (acquire+release)
1520     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1521     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1522 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1523     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1524     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1525     writes), there is a global total order on all
1526     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1527     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1528     modification orders of all the affected addresses. Each
1529     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1530     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1531     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1532
1533 .. _singlethread:
1534
1535 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1536 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1537 other operations running in the same thread (for example, in signal
1538 handlers).
1539
1540 .. _fastmath:
1541
1542 Fast-Math Flags
1543 ---------------
1544
1545 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1546 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1547 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1548 otherwise unsafe floating point operations
1549
1550 ``nnan``
1551    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1552    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1553    NaNs, but the value of the result is undefined.
1554
1555 ``ninf``
1556    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1557    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1558    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1559
1560 ``nsz``
1561    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1562    argument or result as insignificant.
1563
1564 ``arcp``
1565    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1566    argument rather than perform division.
1567
1568 ``fast``
1569    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1570    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1571    flag implies all the others.
1572
1573 .. _typesystem:
1574
1575 Type System
1576 ===========
1577
1578 The LLVM type system is one of the most important features of the
1579 intermediate representation. Being typed enables a number of
1580 optimizations to be performed on the intermediate representation
1581 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1582 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1583 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1584 not feasible to perform on normal three address code representations.
1585
1586 .. _t_void:
1587
1588 Void Type
1589 ---------
1590
1591 :Overview:
1592
1593
1594 The void type does not represent any value and has no size.
1595
1596 :Syntax:
1597
1598
1599 ::
1600
1601       void
1602
1603
1604 .. _t_function:
1605
1606 Function Type
1607 -------------
1608
1609 :Overview:
1610
1611
1612 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1613 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1614 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1615 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1616
1617 :Syntax:
1618
1619 ::
1620
1621       <returntype> (<parameter list>)
1622
1623 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1624 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1625 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1626 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1627 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1628 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1629
1630 :Examples:
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_firstclass:
1643
1644 First Class Types
1645 -----------------
1646
1647 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1648 Values of these types are the only ones which can be produced by
1649 instructions.
1650
1651 .. _t_single_value:
1652
1653 Single Value Types
1654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1655
1656 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1657
1658 .. _t_integer:
1659
1660 Integer Type
1661 """"""""""""
1662
1663 :Overview:
1664
1665 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1666 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1667 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1668
1669 :Syntax:
1670
1671 ::
1672
1673       iN
1674
1675 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1676 value.
1677
1678 Examples:
1679 *********
1680
1681 +----------------+------------------------------------------------+
1682 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1683 +----------------+------------------------------------------------+
1684 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1685 +----------------+------------------------------------------------+
1686 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1687 +----------------+------------------------------------------------+
1688
1689 .. _t_floating:
1690
1691 Floating Point Types
1692 """"""""""""""""""""
1693
1694 .. list-table::
1695    :header-rows: 1
1696
1697    * - Type
1698      - Description
1699
1700    * - ``half``
1701      - 16-bit floating point value
1702
1703    * - ``float``
1704      - 32-bit floating point value
1705
1706    * - ``double``
1707      - 64-bit floating point value
1708
1709    * - ``fp128``
1710      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1711
1712    * - ``x86_fp80``
1713      -  80-bit floating point value (X87)
1714
1715    * - ``ppc_fp128``
1716      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1717
1718 .. _t_x86mmx:
1719
1720 X86mmx Type
1721 """""""""""
1722
1723 :Overview:
1724
1725 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1726 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1727 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1728 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1729 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1730 of this type.
1731
1732 :Syntax:
1733
1734 ::
1735
1736       x86mmx
1737
1738
1739 .. _t_pointer:
1740
1741 Pointer Type
1742 """"""""""""
1743
1744 :Overview:
1745
1746 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1747 commonly used to reference objects in memory.
1748
1749 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1750 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1751 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1752 are target-specific.
1753
1754 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1755 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1756
1757 :Syntax:
1758
1759 ::
1760
1761       <type> *
1762
1763 :Examples:
1764
1765 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1766 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1767 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1768 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1769 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1770 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1771 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1772
1773 .. _t_vector:
1774
1775 Vector Type
1776 """""""""""
1777
1778 :Overview:
1779
1780 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1781 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1782 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1783 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1784 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1785
1786 :Syntax:
1787
1788 ::
1789
1790       < <# elements> x <elementtype> >
1791
1792 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1793 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1794 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1795
1796 :Examples:
1797
1798 +-------------------+--------------------------------------------------+
1799 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1800 +-------------------+--------------------------------------------------+
1801 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1802 +-------------------+--------------------------------------------------+
1803 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1804 +-------------------+--------------------------------------------------+
1805 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1806 +-------------------+--------------------------------------------------+
1807
1808 .. _t_label:
1809
1810 Label Type
1811 ^^^^^^^^^^
1812
1813 :Overview:
1814
1815 The label type represents code labels.
1816
1817 :Syntax:
1818
1819 ::
1820
1821       label
1822
1823 .. _t_metadata:
1824
1825 Metadata Type
1826 ^^^^^^^^^^^^^
1827
1828 :Overview:
1829
1830 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1831 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1832
1833 :Syntax:
1834
1835 ::
1836
1837       metadata
1838
1839 .. _t_aggregate:
1840
1841 Aggregate Types
1842 ^^^^^^^^^^^^^^^
1843
1844 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1845 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1846 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1847 aggregate types.
1848
1849 .. _t_array:
1850
1851 Array Type
1852 """"""""""
1853
1854 :Overview:
1855
1856 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1857 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1858 elements) and an underlying data type.
1859
1860 :Syntax:
1861
1862 ::
1863
1864       [<# elements> x <elementtype>]
1865
1866 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1867 be any type with a size.
1868
1869 :Examples:
1870
1871 +------------------+--------------------------------------+
1872 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1873 +------------------+--------------------------------------+
1874 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1875 +------------------+--------------------------------------+
1876 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1877 +------------------+--------------------------------------+
1878
1879 Here are some examples of multidimensional arrays:
1880
1881 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1882 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1883 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1884 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1885 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1886 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1887 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1888
1889 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1890 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1891 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1892 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1893 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1894 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1895 example.
1896
1897 .. _t_struct:
1898
1899 Structure Type
1900 """"""""""""""
1901
1902 :Overview:
1903
1904 The structure type is used to represent a collection of data members
1905 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1906 a size.
1907
1908 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1909 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1910 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1911 '``insertvalue``' instructions.
1912
1913 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1914 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1915 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1916 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1917 required to match what the underlying code generator expects.
1918
1919 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1920 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1921 identified types are always defined at the top level with a name.
1922 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1923 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1924 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1925
1926 :Syntax:
1927
1928 ::
1929
1930       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1931       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1932
1933 :Examples:
1934
1935 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1936 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1937 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1938 | ``{ 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``.  |
1939 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1940 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1941 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1942
1943 .. _t_opaque:
1944
1945 Opaque Structure Types
1946 """"""""""""""""""""""
1947
1948 :Overview:
1949
1950 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1951 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1952 notion of a forward declared structure.
1953
1954 :Syntax:
1955
1956 ::
1957
1958       %X = type opaque
1959       %52 = type opaque
1960
1961 :Examples:
1962
1963 +--------------+-------------------+
1964 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1965 +--------------+-------------------+
1966
1967 Constants
1968 =========
1969
1970 LLVM has several different basic types of constants. This section
1971 describes them all and their syntax.
1972
1973 Simple Constants
1974 ----------------
1975
1976 **Boolean constants**
1977     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1978     of the ``i1`` type.
1979 **Integer constants**
1980     Standard integers (such as '4') are constants of the
1981     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1982     integer types.
1983 **Floating point constants**
1984     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1985     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1986     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1987     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1988     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1989     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1990     point <t_floating>` type.
1991 **Null pointer constants**
1992     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1993     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1994
1995 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1996 floating point constants. For example, the form
1997 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1998 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1999 constants are required (and the only time that they are generated by the
2000 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2001 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2002 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2003 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2004 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2005
2006 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2007 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2008 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2009 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2010 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2011 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2012 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2013 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2014 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2015 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2016 will only work if they match the long double format on your target.
2017 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2018 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2019 (sign bit at the left).
2020
2021 There are no constants of type x86mmx.
2022
2023 .. _complexconstants:
2024
2025 Complex Constants
2026 -----------------
2027
2028 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2029 constants and smaller complex constants.
2030
2031 **Structure constants**
2032     Structure constants are represented with notation similar to
2033     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2034     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2035     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2036     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2037     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2038     must match those specified by the type.
2039 **Array constants**
2040     Array constants are represented with notation similar to array type
2041     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2042     square brackets (``[]``)). For example:
2043     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2044     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2045     match those specified by the type.
2046 **Vector constants**
2047     Vector constants are represented with notation similar to vector
2048     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2049     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2050     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2051     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2052     elements must match those specified by the type.
2053 **Zero initialization**
2054     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2055     value to zero of *any* type, including scalar and
2056     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2057     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2058     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2059 **Metadata node**
2060     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2061     type <t_metadata>`. For example:
2062     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2063     constants that are meant to be interpreted as part of the
2064     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2065     information such as debug info.
2066
2067 Global Variable and Function Addresses
2068 --------------------------------------
2069
2070 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2071 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2072 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2073 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2074 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2075 file:
2076
2077 .. code-block:: llvm
2078
2079     @X = global i32 17
2080     @Y = global i32 42
2081     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2082
2083 .. _undefvalues:
2084
2085 Undefined Values
2086 ----------------
2087
2088 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2089 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2090 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2091 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2092
2093 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2094 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2095 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2096 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2097
2098 .. code-block:: llvm
2099
2100       %A = add %X, undef
2101       %B = sub %X, undef
2102       %C = xor %X, undef
2103     Safe:
2104       %A = undef
2105       %B = undef
2106       %C = undef
2107
2108 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2109 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2110
2111 .. code-block:: llvm
2112
2113       %A = or %X, undef
2114       %B = and %X, undef
2115     Safe:
2116       %A = -1
2117       %B = 0
2118     Unsafe:
2119       %A = undef
2120       %B = undef
2121
2122 These logical operations have bits that are not always affected by the
2123 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2124 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2125 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2126 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2127 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2128 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2129 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2130 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2131
2132 .. code-block:: llvm
2133
2134       %A = select undef, %X, %Y
2135       %B = select undef, 42, %Y
2136       %C = select %X, %Y, undef
2137     Safe:
2138       %A = %X     (or %Y)
2139       %B = 42     (or %Y)
2140       %C = %Y
2141     Unsafe:
2142       %A = undef
2143       %B = undef
2144       %C = undef
2145
2146 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2147 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2148 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2149 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2150 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2151 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2152 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2153
2154 .. code-block:: llvm
2155
2156       %A = xor undef, undef
2157
2158       %B = undef
2159       %C = xor %B, %B
2160
2161       %D = undef
2162       %E = icmp lt %D, 4
2163       %F = icmp gte %D, 4
2164
2165     Safe:
2166       %A = undef
2167       %B = undef
2168       %C = undef
2169       %D = undef
2170       %E = undef
2171       %F = undef
2172
2173 This example points out that two '``undef``' operands are not
2174 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2175 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2176 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2177 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2178 its value over its "live range". This is true because the variable
2179 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2180 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2181 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2182 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2183 uses with" concept would not hold.
2184
2185 .. code-block:: llvm
2186
2187       %A = fdiv undef, %X
2188       %B = fdiv %X, undef
2189     Safe:
2190       %A = undef
2191     b: unreachable
2192
2193 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2194 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2195 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2196 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2197 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2198 However, in the second example, we can make a more aggressive
2199 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2200 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2201 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2202 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2203 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2204 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2205
2206 .. code-block:: llvm
2207
2208     a:  store undef -> %X
2209     b:  store %X -> undef
2210     Safe:
2211     a: <deleted>
2212     b: unreachable
2213
2214 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2215 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2216 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2217 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2218 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2219
2220 .. _poisonvalues:
2221
2222 Poison Values
2223 -------------
2224
2225 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2226 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2227 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2228 which results in undefined behavior.
2229
2230 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2231 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2232 the ``nsw`` flag.
2233
2234 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2235
2236 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2237 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2238    their dynamic predecessor basic block.
2239 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2240    in the dynamic callers of their functions.
2241 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2242    instructions that dynamically transfer control back to them.
2243 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2244    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2245    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2246 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2247    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2248    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2249    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2250 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2251    most recent preceding instruction with externally visible side
2252    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2253    operations <volatile>`.)
2254 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2255    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2256    multiple successors and the instruction is always executed when
2257    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2258    when control is transferred to another.
2259 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2260    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2261    be different if the terminator had transferred control to a different
2262    successor.
2263 -  Dependence is transitive.
2264
2265 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2266 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2267 on a poison value has undefined behavior.
2268
2269 Here are some examples:
2270
2271 .. code-block:: llvm
2272
2273     entry:
2274       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2275       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2276       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2277       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2278
2279       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2280       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2281
2282       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2283
2284       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2285       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2286       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2287       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2288
2289       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2290       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2291
2292     true:
2293       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2294                                            ; it has undefined behavior.
2295       br label %end
2296
2297     end:
2298       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2299                                            ; Both edges into this PHI are
2300                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2301                                            ; always results in a poison value.
2302
2303       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2304                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2305                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2306
2307       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2308                                            ; The same branch again, but this time the
2309                                            ; true block doesn't have side effects.
2310
2311     second_true:
2312       ; No side effects!
2313       ret void
2314
2315     second_end:
2316       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2317                                            ; on the store in %end. Also, it is
2318                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2319                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2320                                            ; behavior in this example).
2321
2322 .. _blockaddress:
2323
2324 Addresses of Basic Blocks
2325 -------------------------
2326
2327 ``blockaddress(@function, %block)``
2328
2329 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2330 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2331 Taking the address of the entry block is illegal.
2332
2333 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2334 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2335 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2336 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2337 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2338 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2339 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2340 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2341 instruction.
2342
2343 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2344 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2345
2346 .. _constantexprs:
2347
2348 Constant Expressions
2349 --------------------
2350
2351 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2352 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2353 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2354 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2355 The following is the syntax for constant expressions:
2356
2357 ``trunc (CST to TYPE)``
2358     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2359     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2360 ``zext (CST to TYPE)``
2361     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2362     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2363 ``sext (CST to TYPE)``
2364     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2365     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2366 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2367     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2368     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2369     must be floating point.
2370 ``fpext (CST to TYPE)``
2371     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2372     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2373     floating point.
2374 ``fptoui (CST to TYPE)``
2375     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2376     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2377     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2378     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2379     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2380 ``fptosi (CST to TYPE)``
2381     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2382     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2383     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2384     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2385     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2386 ``uitofp (CST to TYPE)``
2387     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2388     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2389     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2390     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2391     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2392 ``sitofp (CST to TYPE)``
2393     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2394     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2395     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2396     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2397     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2398 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2399     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2400     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2401     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2402     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2403 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2404     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2405     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2406     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2407     This one is *really* dangerous!
2408 ``bitcast (CST to TYPE)``
2409     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2410     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2411     instruction <i_bitcast>`.
2412 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2413     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2414     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2415     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2416 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2417     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2418     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2419     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2420     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2421 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2422     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2423 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2424     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2425 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2426     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2427 ``extractelement (VAL, IDX)``
2428     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2429     constants.
2430 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2431     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2432     constants.
2433 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2434     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2435     constants.
2436 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2437     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2438     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2439     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2440     least one index value must be specified.
2441 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2442     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2443     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2444     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2445     value must be specified.
2446 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2447     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2448     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2449     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2450     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2451     operations on floating point values are allowed).
2452
2453 Other Values
2454 ============
2455
2456 .. _inlineasmexprs:
2457
2458 Inline Assembler Expressions
2459 ----------------------------
2460
2461 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2462 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2463 value represents the inline assembler as a string (containing the
2464 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2465 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2466 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2467 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2468 assembler expression is:
2469
2470 .. code-block:: llvm
2471
2472     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2473
2474 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2475 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2476 Thus, typically we have:
2477
2478 .. code-block:: llvm
2479
2480     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2481
2482 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2483 marked as having side effects. This is done through the use of the
2484 '``sideeffect``' keyword, like so:
2485
2486 .. code-block:: llvm
2487
2488     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2489
2490 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2491 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2492 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2493 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2494 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2495 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2496
2497 .. code-block:: llvm
2498
2499     call void asm alignstack "eieio", ""()
2500
2501 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2502 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2503 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2504 the only supported dialects. An example is:
2505
2506 .. code-block:: llvm
2507
2508     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2509
2510 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2511 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2512 keyword last.
2513
2514 Inline Asm Metadata
2515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2516
2517 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2518 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2519 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2520 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2521 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2522 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2523 it. For example:
2524
2525 .. code-block:: llvm
2526
2527     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2528     ...
2529     !42 = !{ i32 1234567 }
2530
2531 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2532 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2533 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2534 occurs on.
2535
2536 .. _metadata:
2537
2538 Metadata Nodes and Metadata Strings
2539 -----------------------------------
2540
2541 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2542 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2543 code generator. One example application of metadata is source-level
2544 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2545 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2546 preceding exclamation point ('``!``').
2547
2548 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2549 contain any character by escaping non-printable characters with
2550 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2551 "``!"test\00"``".
2552
2553 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2554 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2555 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2556 their operand. For example:
2557
2558 .. code-block:: llvm
2559
2560     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2561
2562 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2563 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2564 example:
2565
2566 .. code-block:: llvm
2567
2568     !foo =  metadata !{!4, !3}
2569
2570 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2571 function is using two metadata arguments:
2572
2573 .. code-block:: llvm
2574
2575     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2576
2577 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2578 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2579
2580 .. code-block:: llvm
2581
2582     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2583
2584 More information about specific metadata nodes recognized by the
2585 optimizers and code generator is found below.
2586
2587 '``tbaa``' Metadata
2588 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2589
2590 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2591 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2592 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2593 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2594 custom alias analysis behavior for other languages.
2595
2596 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2597 to three fields, e.g.:
2598
2599 .. code-block:: llvm
2600
2601     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2602     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2603     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2604     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2605
2606 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2607 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2608 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2609 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2610 common names.
2611
2612 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2613 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2614 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2615 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2616 from multiple front-ends is handled conservatively.
2617
2618 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2619 indicates that the type is "constant" (meaning
2620 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2621 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2622
2623 '``tbaa.struct``' Metadata
2624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2625
2626 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2627 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2628 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2629 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2630 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2631 of the aggregate.
2632
2633 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2634 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2635
2636 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2637 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2638 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2639 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2640 its tbaa tag. e.g.:
2641
2642 .. code-block:: llvm
2643
2644     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2645
2646 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2647 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2648 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2649
2650 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2651 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2652 does not carry useful data and need not be preserved.
2653
2654 '``fpmath``' Metadata
2655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2656
2657 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2658 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2659 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2660 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2661 it. ULP is defined as follows:
2662
2663     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2664     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2665     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2666     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2667     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2668
2669 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2670 number representing the maximum relative error, for example:
2671
2672 .. code-block:: llvm
2673
2674     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2675
2676 '``range``' Metadata
2677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2678
2679 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2680 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2681 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2682 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2683 pair has the following properties:
2684
2685 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2686 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2687 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2688 -  The range is allowed to wrap.
2689 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2690    ``a!=b``.
2691
2692 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2693 they must be non-contiguous.
2694
2695 Examples:
2696
2697 .. code-block:: llvm
2698
2699       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2700       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2701       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2702       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2703     ...
2704     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2705     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2706     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2707     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2708
2709 '``llvm.loop``'
2710 ^^^^^^^^^^^^^^^
2711
2712 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2713 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2714 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2715 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2716 specified with the name ``llvm.loop``.
2717
2718 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2719 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2720 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2721 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2722 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2723 constructs:
2724
2725 .. code-block:: llvm
2726
2727     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2728     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2729
2730 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2731 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2732 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2733 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2734
2735 .. code-block:: llvm
2736
2737       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2738     ...
2739     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2740     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2741
2742 '``llvm.mem``'
2743 ^^^^^^^^^^^^^^^
2744
2745 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2746 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2747
2748 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2750
2751 For a loop to be parallel, in addition to using
2752 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2753 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2754 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2755 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2756 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2757 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2758 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2759 body.
2760
2761 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2762 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2763 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2764
2765 .. code-block:: llvm
2766
2767    for.body:
2768      ...
2769      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2770      ...
2771      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2772      ...
2773      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2774
2775    for.end:
2776    ...
2777    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2778
2779 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2780 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2781 the loop identifier metadata node directly:
2782
2783 .. code-block:: llvm
2784
2785    outer.for.body:
2786    ...
2787
2788    inner.for.body:
2789      ...
2790      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2791      ...
2792      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2793      ...
2794      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2795
2796    inner.for.end:
2797      ...
2798      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2799      ...
2800      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2801      ...
2802      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2803
2804    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2805    ...
2806    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2807    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2808    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2809
2810 '``llvm.vectorizer``'
2811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2812
2813 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2814 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2815
2816 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2817 loop identification metadata.
2818
2819 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2820 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2821
2822 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2823 loop exactly ``N`` times.
2824
2825 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2826 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2827
2828 .. code-block:: llvm
2829
2830    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2831
2832 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2833 loop.
2834
2835 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2836 determined automatically.
2837
2838 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2840
2841 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2842 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2843 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2844 it believes it is valid to do so.
2845
2846 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2847 operand is an integer specifying the width. For example:
2848
2849 .. code-block:: llvm
2850
2851    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2852
2853 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2854 loop.
2855
2856 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2857 automatically.
2858
2859 Module Flags Metadata
2860 =====================
2861
2862 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2863 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2864 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2865 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2866 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2867 look it up.
2868
2869 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2870 Each triplet has the following form:
2871
2872 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2873    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2874    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2875    described below.
2876 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2877    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2878    including entries with the **Require** behavior).
2879 -  The third element is the value of the flag.
2880
2881 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2882 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2883 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2884 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2885 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2886 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2887
2888 The following behaviors are supported:
2889
2890 .. list-table::
2891    :header-rows: 1
2892    :widths: 10 90
2893
2894    * - Value
2895      - Behavior
2896
2897    * - 1
2898      - **Error**
2899            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2900            is that of the operands.
2901
2902    * - 2
2903      - **Warning**
2904            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2905            operand for the flag from the first module being linked.
2906
2907    * - 3
2908      - **Require**
2909            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2910            specified value after linking is performed. The value must be a
2911            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2912            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2913            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2914            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2915            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2916
2917    * - 4
2918      - **Override**
2919            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2920            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2921            differ, an error will be emitted.
2922
2923    * - 5
2924      - **Append**
2925            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2926
2927    * - 6
2928      - **AppendUnique**
2929            Appends the two values, which are required to be metadata
2930            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2931            during the append operation.
2932
2933 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2934 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2935 value) or **Override**.
2936
2937 An example of module flags:
2938
2939 .. code-block:: llvm
2940
2941     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2942     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2943     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2944     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2945       metadata !{
2946         metadata !"foo", i32 1
2947       }
2948     }
2949     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2950
2951 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2952    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2953    values are not equal.
2954
2955 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2956    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2957    '37'.
2958
2959 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2960    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2961    warning if their values are not equal.
2962
2963 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2964
2965    ::
2966
2967        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2968
2969    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2970    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2971    performed.
2972
2973 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2974 ----------------------------------------------------
2975
2976 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2977 collection in a special section called "image info". The metadata
2978 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2979 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2980 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2981 be merged rather than appended together.
2982
2983 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2984 following key-value pairs:
2985
2986 .. list-table::
2987    :header-rows: 1
2988    :widths: 30 70
2989
2990    * - Key
2991      - Value
2992
2993    * - ``Objective-C Version``
2994      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2995
2996    * - ``Objective-C Image Info Version``
2997      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2998        always 0.
2999
3000    * - ``Objective-C Image Info Section``
3001      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3002        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3003        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3004        Objective-C ABI version 2.
3005
3006    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3007      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3008        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3009        collection supported.
3010
3011    * - ``Objective-C GC Only``
3012      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3013        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3014        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3015
3016 Some important flag interactions:
3017
3018 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3019    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3020    2, then the resulting module has the
3021    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3022 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3023    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3024
3025 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3026 --------------------------------------------
3027
3028 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3029 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3030 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3031 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3032
3033 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3034 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3035 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3036 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3037 list of metadata strings defining linker options.
3038
3039 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3040 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3041 framework::
3042
3043     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3044        metadata !{
3045           metadata !{ metadata !"-lz" },
3046           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3047     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3048
3049 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3050 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3051 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3052 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3053 assembly writer or object file emitter.
3054
3055 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3056 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3057 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3058
3059 .. _intrinsicglobalvariables:
3060
3061 Intrinsic Global Variables
3062 ==========================
3063
3064 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3065 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3066 All globals of this sort should have a section specified as
3067 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3068 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3069
3070 .. _gv_llvmused:
3071
3072 The '``llvm.used``' Global Variable
3073 -----------------------------------
3074
3075 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3076 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3077 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3078 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3079 use of it is:
3080
3081 .. code-block:: llvm
3082
3083     @X = global i8 4
3084     @Y = global i32 123
3085
3086     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3087        i8* @X,
3088        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3089     ], section "llvm.metadata"
3090
3091 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3092 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3093 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3094 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3095 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3096 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3097 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3098
3099 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3100 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3101 molesting the symbol.
3102
3103 .. _gv_llvmcompilerused:
3104
3105 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3106 --------------------------------------------
3107
3108 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3109 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3110 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3111 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3112 by ``@llvm.used``.
3113
3114 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3115 and should not be exposed to source languages.
3116
3117 .. _gv_llvmglobalctors:
3118
3119 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3120 -------------------------------------------
3121
3122 .. code-block:: llvm
3123
3124     %0 = type { i32, void ()* }
3125     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3126
3127 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3128 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3129 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3130 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3131 is not defined.
3132
3133 .. _llvmglobaldtors:
3134
3135 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3136 -------------------------------------------
3137
3138 .. code-block:: llvm
3139
3140     %0 = type { i32, void ()* }
3141     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3142
3143 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3144 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3145 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3146 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3147 defined.
3148
3149 Instruction Reference
3150 =====================
3151
3152 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3153 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3154 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3155 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3156 :ref:`other instructions <otherops>`.
3157
3158 .. _terminators:
3159
3160 Terminator Instructions
3161 -----------------------
3162
3163 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3164 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3165 block should be executed after the current block is finished. These
3166 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3167 control flow, not values (the one exception being the
3168 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3169
3170 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3171 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3172 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3173 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3174
3175 .. _i_ret:
3176
3177 '``ret``' Instruction
3178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3179
3180 Syntax:
3181 """""""
3182
3183 ::
3184
3185       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3186       ret void                 ; Return from void function
3187
3188 Overview:
3189 """""""""
3190
3191 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3192 a value) from a function back to the caller.
3193
3194 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3195 value and then causes control flow, and one that just causes control
3196 flow to occur.
3197
3198 Arguments:
3199 """"""""""
3200
3201 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3202 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3203 class <t_firstclass>`' type.
3204
3205 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3206 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3207 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3208 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3209 value.
3210
3211 Semantics:
3212 """"""""""
3213
3214 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3215 the calling function's context. If the caller is a
3216 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3217 instruction after the call. If the caller was an
3218 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3219 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3220 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3221 value.
3222
3223 Example:
3224 """"""""
3225
3226 .. code-block:: llvm
3227
3228       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3229       ret void                        ; Return from a void function
3230       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3231
3232 .. _i_br:
3233
3234 '``br``' Instruction
3235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3236
3237 Syntax:
3238 """""""
3239
3240 ::
3241
3242       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3243       br label <dest>          ; Unconditional branch
3244
3245 Overview:
3246 """""""""
3247
3248 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3249 different basic block in the current function. There are two forms of
3250 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3251 unconditional branch.
3252
3253 Arguments:
3254 """"""""""
3255
3256 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3257 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3258 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3259
3260 Semantics:
3261 """"""""""
3262
3263 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3264 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3265 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3266 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3267
3268 Example:
3269 """"""""
3270
3271 .. code-block:: llvm
3272
3273     Test:
3274       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3275       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3276     IfEqual:
3277       ret i32 1
3278     IfUnequal:
3279       ret i32 0
3280
3281 .. _i_switch:
3282
3283 '``switch``' Instruction
3284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3285
3286 Syntax:
3287 """""""
3288
3289 ::
3290
3291       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3292
3293 Overview:
3294 """""""""
3295
3296 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3297 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3298 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3299 destinations.
3300
3301 Arguments:
3302 """"""""""
3303
3304 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3305 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3306 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3307 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3308
3309 Semantics:
3310 """"""""""
3311
3312 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3313 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3314 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3315 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3316 to the default destination.
3317
3318 Implementation:
3319 """""""""""""""
3320
3321 Depending on properties of the target machine and the particular
3322 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3323 different ways. For example, it could be generated as a series of
3324 chained conditional branches or with a lookup table.
3325
3326 Example:
3327 """"""""
3328
3329 .. code-block:: llvm
3330
3331      ; Emulate a conditional br instruction
3332      %Val = zext i1 %value to i32
3333      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3334
3335      ; Emulate an unconditional br instruction
3336      switch i32 0, label %dest [ ]
3337
3338      ; Implement a jump table:
3339      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3340                                          i32 1, label %onone
3341                                          i32 2, label %ontwo ]
3342
3343 .. _i_indirectbr:
3344
3345 '``indirectbr``' Instruction
3346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3347
3348 Syntax:
3349 """""""
3350
3351 ::
3352
3353       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3354
3355 Overview:
3356 """""""""
3357
3358 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3359 label within the current function, whose address is specified by
3360 "``address``". Address must be derived from a
3361 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3362
3363 Arguments:
3364 """"""""""
3365
3366 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3367 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3368 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3369 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3370
3371 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3372 accurate understanding of the CFG.
3373
3374 Semantics:
3375 """"""""""
3376
3377 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3378 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3379 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3380 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3381
3382 Implementation:
3383 """""""""""""""
3384
3385 This is typically implemented with a jump through a register.
3386
3387 Example:
3388 """"""""
3389
3390 .. code-block:: llvm
3391
3392      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3393
3394 .. _i_invoke:
3395
3396 '``invoke``' Instruction
3397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3398
3399 Syntax:
3400 """""""
3401
3402 ::
3403
3404       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3405                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3406
3407 Overview:
3408 """""""""
3409
3410 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3411 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3412 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3413 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3414 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3415 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3416 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3417 nearest "exception" label.
3418
3419 The '``exception``' label is a `landing
3420 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3421 '``exception``' label is required to have the
3422 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3423 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3424 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3425 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3426 instruction, so that the important information contained within the
3427 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3428
3429 Arguments:
3430 """"""""""
3431
3432 This instruction requires several arguments:
3433
3434 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3435    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3436    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3437 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3438    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3439    are valid here.
3440 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3441    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3442    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3443    branching off an arbitrary pointer to function value.
3444 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3445    function to be invoked.
3446 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3447    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3448    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3449    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3450    extra arguments can be specified.
3451 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3452    executes a '``ret``' instruction.
3453 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3454    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3455    mechanism.
3456 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3457    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3458    attributes are valid here.
3459
3460 Semantics:
3461 """"""""""
3462
3463 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3464 instruction in most regards. The primary difference is that it
3465 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3466 library to unwind the stack.
3467
3468 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3469 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3470 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3471 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3472
3473 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3474 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3475 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3476 return value is available.
3477
3478 Example:
3479 """"""""
3480
3481 .. code-block:: llvm
3482
3483       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3484                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3485       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3486                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3487
3488 .. _i_resume:
3489
3490 '``resume``' Instruction
3491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3492
3493 Syntax:
3494 """""""
3495
3496 ::
3497
3498       resume <type> <value>
3499
3500 Overview:
3501 """""""""
3502
3503 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3504 successors.
3505
3506 Arguments:
3507 """"""""""
3508
3509 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3510 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3511 function.
3512
3513 Semantics:
3514 """"""""""
3515
3516 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3517 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3518 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3519
3520 Example:
3521 """"""""
3522
3523 .. code-block:: llvm
3524
3525       resume { i8*, i32 } %exn
3526
3527 .. _i_unreachable:
3528
3529 '``unreachable``' Instruction
3530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3531
3532 Syntax:
3533 """""""
3534
3535 ::
3536
3537       unreachable
3538
3539 Overview:
3540 """""""""
3541
3542 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3543 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3544 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3545 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3546
3547 Semantics:
3548 """"""""""
3549
3550 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3551
3552 .. _binaryops:
3553
3554 Binary Operations
3555 -----------------
3556
3557 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3558 They require two operands of the same type, execute an operation on
3559 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3560 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3561 result value has the same type as its operands.
3562
3563 There are several different binary operators:
3564
3565 .. _i_add:
3566
3567 '``add``' Instruction
3568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3569
3570 Syntax:
3571 """""""
3572
3573 ::
3574
3575       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3576       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3577       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3578       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3579
3580 Overview:
3581 """""""""
3582
3583 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3584
3585 Arguments:
3586 """"""""""
3587
3588 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3589 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3590 arguments must have identical types.
3591
3592 Semantics:
3593 """"""""""
3594
3595 The value produced is the integer sum of the two operands.
3596
3597 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3598 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3599 the result.
3600
3601 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3602 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3603
3604 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3605 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3606 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3607 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3608
3609 Example:
3610 """"""""
3611
3612 .. code-block:: llvm
3613
3614       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3615
3616 .. _i_fadd:
3617
3618 '``fadd``' Instruction
3619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3620
3621 Syntax:
3622 """""""
3623
3624 ::
3625
3626       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3627
3628 Overview:
3629 """""""""
3630
3631 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3632
3633 Arguments:
3634 """"""""""
3635
3636 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3637 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3638 Both arguments must have identical types.
3639
3640 Semantics:
3641 """"""""""
3642
3643 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3644 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3645 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3646 optimizations:
3647
3648 Example:
3649 """"""""
3650
3651 .. code-block:: llvm
3652
3653       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3654
3655 '``sub``' Instruction
3656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3657
3658 Syntax:
3659 """""""
3660
3661 ::
3662
3663       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3664       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3665       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3666       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3667
3668 Overview:
3669 """""""""
3670
3671 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3672
3673 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3674 instruction present in most other intermediate representations.
3675
3676 Arguments:
3677 """"""""""
3678
3679 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3680 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3681 arguments must have identical types.
3682
3683 Semantics:
3684 """"""""""
3685
3686 The value produced is the integer difference of the two operands.
3687
3688 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3689 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3690 the result.
3691
3692 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3693 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3694
3695 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3696 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3697 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3698 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3699
3700 Example:
3701 """"""""
3702
3703 .. code-block:: llvm
3704
3705       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3706       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3707
3708 .. _i_fsub:
3709
3710 '``fsub``' Instruction
3711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3712
3713 Syntax:
3714 """""""
3715
3716 ::
3717
3718       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3719
3720 Overview:
3721 """""""""
3722
3723 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3724
3725 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3726 instruction present in most other intermediate representations.
3727
3728 Arguments:
3729 """"""""""
3730
3731 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3732 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3733 Both arguments must have identical types.
3734
3735 Semantics:
3736 """"""""""
3737
3738 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3739 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3740 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3741 unsafe floating point optimizations:
3742
3743 Example:
3744 """"""""
3745
3746 .. code-block:: llvm
3747
3748       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3749       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3750
3751 '``mul``' Instruction
3752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3753
3754 Syntax:
3755 """""""
3756
3757 ::
3758
3759       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3760       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3761       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3762       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3763
3764 Overview:
3765 """""""""
3766
3767 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3768
3769 Arguments:
3770 """"""""""
3771
3772 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3773 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3774 arguments must have identical types.
3775
3776 Semantics:
3777 """"""""""
3778
3779 The value produced is the integer product of the two operands.
3780
3781 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3782 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3783 bit width of the result.
3784
3785 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3786 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3787 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3788 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3789 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3790 product.
3791
3792 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3793 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3794 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3795 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3796
3797 Example:
3798 """"""""
3799
3800 .. code-block:: llvm
3801
3802       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3803
3804 .. _i_fmul:
3805
3806 '``fmul``' Instruction
3807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3808
3809 Syntax:
3810 """""""
3811
3812 ::
3813
3814       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3815
3816 Overview:
3817 """""""""
3818
3819 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3820
3821 Arguments:
3822 """"""""""
3823
3824 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3825 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3826 Both arguments must have identical types.
3827
3828 Semantics:
3829 """"""""""
3830
3831 The value produced is the floating point product of the two operands.
3832 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3833 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3834 unsafe floating point optimizations:
3835
3836 Example:
3837 """"""""
3838
3839 .. code-block:: llvm
3840
3841       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3842
3843 '``udiv``' Instruction
3844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3845
3846 Syntax:
3847 """""""
3848
3849 ::
3850
3851       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3852       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3853
3854 Overview:
3855 """""""""
3856
3857 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3858
3859 Arguments:
3860 """"""""""
3861
3862 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3863 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3864 arguments must have identical types.
3865
3866 Semantics:
3867 """"""""""
3868
3869 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3870
3871 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3872 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3873
3874 Division by zero leads to undefined behavior.
3875
3876 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3877 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3878 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3879
3880 Example:
3881 """"""""
3882
3883 .. code-block:: llvm
3884
3885       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3886
3887 '``sdiv``' Instruction
3888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3889
3890 Syntax:
3891 """""""
3892
3893 ::
3894
3895       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3896       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3897
3898 Overview:
3899 """""""""
3900
3901 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3902
3903 Arguments:
3904 """"""""""
3905
3906 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3907 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3908 arguments must have identical types.
3909
3910 Semantics:
3911 """"""""""
3912
3913 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3914 rounded towards zero.
3915
3916 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3917 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3918
3919 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3920 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3921 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3922
3923 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3924 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3925
3926 Example:
3927 """"""""
3928
3929 .. code-block:: llvm
3930
3931       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3932
3933 .. _i_fdiv:
3934
3935 '``fdiv``' Instruction
3936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3937
3938 Syntax:
3939 """""""
3940
3941 ::
3942
3943       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3944
3945 Overview:
3946 """""""""
3947
3948 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3949
3950 Arguments:
3951 """"""""""
3952
3953 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3954 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3955 Both arguments must have identical types.
3956
3957 Semantics:
3958 """"""""""
3959
3960 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3961 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3962 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3963 unsafe floating point optimizations:
3964
3965 Example:
3966 """"""""
3967
3968 .. code-block:: llvm
3969
3970       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3971
3972 '``urem``' Instruction
3973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3974
3975 Syntax:
3976 """""""
3977
3978 ::
3979
3980       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3981
3982 Overview:
3983 """""""""
3984
3985 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3986 division of its two arguments.
3987
3988 Arguments:
3989 """"""""""
3990
3991 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3992 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3993 arguments must have identical types.
3994
3995 Semantics:
3996 """"""""""
3997
3998 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3999 This instruction always performs an unsigned division to get the
4000 remainder.
4001
4002 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4003 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4004
4005 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4006
4007 Example:
4008 """"""""
4009
4010 .. code-block:: llvm
4011
4012       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4013
4014 '``srem``' Instruction
4015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4016
4017 Syntax:
4018 """""""
4019
4020 ::
4021
4022       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4023
4024 Overview:
4025 """""""""
4026
4027 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4028 division of its two operands. This instruction can also take
4029 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4030 must be integers.
4031
4032 Arguments:
4033 """"""""""
4034
4035 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4036 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4037 arguments must have identical types.
4038
4039 Semantics:
4040 """"""""""
4041
4042 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4043 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4044 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4045 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4046 difference, see `The Math
4047 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4048 table of how this is implemented in various languages, please see
4049 `Wikipedia: modulo
4050 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4051
4052 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4053 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4054
4055 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4056 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4057 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4058 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4059 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4060 result of the division and the remainder.)
4061
4062 Example:
4063 """"""""
4064
4065 .. code-block:: llvm
4066
4067       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4068
4069 .. _i_frem:
4070
4071 '``frem``' Instruction
4072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4073
4074 Syntax:
4075 """""""
4076
4077 ::
4078
4079       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4080
4081 Overview:
4082 """""""""
4083
4084 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4085 its two operands.
4086
4087 Arguments:
4088 """"""""""
4089
4090 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4091 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4092 Both arguments must have identical types.
4093
4094 Semantics:
4095 """"""""""
4096
4097 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4098 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4099 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4100 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4101
4102 Example:
4103 """"""""
4104
4105 .. code-block:: llvm
4106
4107       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4108
4109 .. _bitwiseops:
4110
4111 Bitwise Binary Operations
4112 -------------------------
4113
4114 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4115 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4116 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4117 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4118 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4119
4120 '``shl``' Instruction
4121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4122
4123 Syntax:
4124 """""""
4125
4126 ::
4127
4128       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4129       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4130       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4131       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4132
4133 Overview:
4134 """""""""
4135
4136 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4137 a specified number of bits.
4138
4139 Arguments:
4140 """"""""""
4141
4142 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4143 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4144 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4145
4146 Semantics:
4147 """"""""""
4148
4149 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4150 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4151 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4152 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4153 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4154 in ``op2``.
4155
4156 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4157 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4158 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4159 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4160 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4161 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4162 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4163
4164 Example:
4165 """"""""
4166
4167 .. code-block:: llvm
4168
4169       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4170       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4171       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4172       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4173       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4174
4175 '``lshr``' Instruction
4176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4177
4178 Syntax:
4179 """""""
4180
4181 ::
4182
4183       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4184       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4185
4186 Overview:
4187 """""""""
4188
4189 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4190 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4191
4192 Arguments:
4193 """"""""""
4194
4195 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4196 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4197 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4198
4199 Semantics:
4200 """"""""""
4201
4202 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4203 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4204 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4205 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4206 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4207 corresponding shift amount in ``op2``.
4208
4209 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4210 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4211 non-zero.
4212
4213 Example:
4214 """"""""
4215
4216 .. code-block:: llvm
4217
4218       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4219       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4220       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4221       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4222       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4223       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4224
4225 '``ashr``' Instruction
4226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4227
4228 Syntax:
4229 """""""
4230
4231 ::
4232
4233       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4234       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4235
4236 Overview:
4237 """""""""
4238
4239 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4240 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4241 extension.
4242
4243 Arguments:
4244 """"""""""
4245
4246 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4247 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4248 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4249
4250 Semantics:
4251 """"""""""
4252
4253 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4254 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4255 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4256 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4257 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4258 corresponding shift amount in ``op2``.
4259
4260 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4261 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4262 non-zero.
4263
4264 Example:
4265 """"""""
4266
4267 .. code-block:: llvm
4268
4269       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4270       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4271       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4272       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4273       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4274       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4275
4276 '``and``' Instruction
4277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4278
4279 Syntax:
4280 """""""
4281
4282 ::
4283
4284       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4285
4286 Overview:
4287 """""""""
4288
4289 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4290 operands.
4291
4292 Arguments:
4293 """"""""""
4294
4295 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4296 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4297 arguments must have identical types.
4298
4299 Semantics:
4300 """"""""""
4301
4302 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4303
4304 +-----+-----+-----+
4305 | In0 | In1 | Out |
4306 +-----+-----+-----+
4307 |   0 |   0 |   0 |
4308 +-----+-----+-----+
4309 |   0 |   1 |   0 |
4310 +-----+-----+-----+
4311 |   1 |   0 |   0 |
4312 +-----+-----+-----+
4313 |   1 |   1 |   1 |
4314 +-----+-----+-----+
4315
4316 Example:
4317 """"""""
4318
4319 .. code-block:: llvm
4320
4321       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4322       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4323       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4324
4325 '``or``' Instruction
4326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4327
4328 Syntax:
4329 """""""
4330
4331 ::
4332
4333       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4334
4335 Overview:
4336 """""""""
4337
4338 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4339 two operands.
4340
4341 Arguments:
4342 """"""""""
4343
4344 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4345 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4346 arguments must have identical types.
4347
4348 Semantics:
4349 """"""""""
4350
4351 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4352
4353 +-----+-----+-----+
4354 | In0 | In1 | Out |
4355 +-----+-----+-----+
4356 |   0 |   0 |   0 |
4357 +-----+-----+-----+
4358 |   0 |   1 |   1 |
4359 +-----+-----+-----+
4360 |   1 |   0 |   1 |
4361 +-----+-----+-----+
4362 |   1 |   1 |   1 |
4363 +-----+-----+-----+
4364
4365 Example:
4366 """"""""
4367
4368 ::
4369
4370       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4371       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4372       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4373
4374 '``xor``' Instruction
4375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4376
4377 Syntax:
4378 """""""
4379
4380 ::
4381
4382       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4383
4384 Overview:
4385 """""""""
4386
4387 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4388 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4389 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4390
4391 Arguments:
4392 """"""""""
4393
4394 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4395 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4396 arguments must have identical types.
4397
4398 Semantics:
4399 """"""""""
4400
4401 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4402
4403 +-----+-----+-----+
4404 | In0 | In1 | Out |
4405 +-----+-----+-----+
4406 |   0 |   0 |   0 |
4407 +-----+-----+-----+
4408 |   0 |   1 |   1 |
4409 +-----+-----+-----+
4410 |   1 |   0 |   1 |
4411 +-----+-----+-----+
4412 |   1 |   1 |   0 |
4413 +-----+-----+-----+
4414
4415 Example:
4416 """"""""
4417
4418 .. code-block:: llvm
4419
4420       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4421       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4422       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4423       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4424
4425 Vector Operations
4426 -----------------
4427
4428 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4429 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4430 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4431 While LLVM does directly support these vector operations, many
4432 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4433 take full advantage of a specific target.
4434
4435 .. _i_extractelement:
4436
4437 '``extractelement``' Instruction
4438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4439
4440 Syntax:
4441 """""""
4442
4443 ::
4444
4445       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4446
4447 Overview:
4448 """""""""
4449
4450 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4451 from a vector at a specified index.
4452
4453 Arguments:
4454 """"""""""
4455
4456 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4457 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4458 the position from which to extract the element. The index may be a
4459 variable.
4460
4461 Semantics:
4462 """"""""""
4463
4464 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4465 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4466 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4467
4468 Example:
4469 """"""""
4470
4471 .. code-block:: llvm
4472
4473       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4474
4475 .. _i_insertelement:
4476
4477 '``insertelement``' Instruction
4478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4479
4480 Syntax:
4481 """""""
4482
4483 ::
4484
4485       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4486
4487 Overview:
4488 """""""""
4489
4490 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4491 vector at a specified index.
4492
4493 Arguments:
4494 """"""""""
4495
4496 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4497 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4498 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4499 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4500 index may be a variable.
4501
4502 Semantics:
4503 """"""""""
4504
4505 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4506 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4507 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4508 undefined.
4509
4510 Example:
4511 """"""""
4512
4513 .. code-block:: llvm
4514
4515       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4516
4517 .. _i_shufflevector:
4518
4519 '``shufflevector``' Instruction
4520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4521
4522 Syntax:
4523 """""""
4524
4525 ::
4526
4527       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4528
4529 Overview:
4530 """""""""
4531
4532 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4533 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4534 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4535
4536 Arguments:
4537 """"""""""
4538
4539 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4540 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4541 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4542 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4543 same as the element type of the first two operands.
4544
4545 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4546 constant integer or undef values.
4547
4548 Semantics:
4549 """"""""""
4550
4551 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4552 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4553 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4554 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4555 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4556 only one vector.
4557
4558 Example:
4559 """"""""
4560
4561 .. code-block:: llvm
4562
4563       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4564                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4565       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4566                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4567       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4568                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4569       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4570                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4571
4572 Aggregate Operations
4573 --------------------
4574
4575 LLVM supports several instructions for working with
4576 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4577
4578 .. _i_extractvalue:
4579
4580 '``extractvalue``' Instruction
4581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4582
4583 Syntax:
4584 """""""
4585
4586 ::
4587
4588       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4589
4590 Overview:
4591 """""""""
4592
4593 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4594 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4595
4596 Arguments:
4597 """"""""""
4598
4599 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4600 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4601 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4602 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4603
4604 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4605
4606 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4607    omitted and assumed to be zero.
4608 -  At least one index must be specified.
4609 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4610
4611 Semantics:
4612 """"""""""
4613
4614 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4615 the index operands.
4616
4617 Example:
4618 """"""""
4619
4620 .. code-block:: llvm
4621
4622       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4623
4624 .. _i_insertvalue:
4625
4626 '``insertvalue``' Instruction
4627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4628
4629 Syntax:
4630 """""""
4631
4632 ::
4633
4634       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4635
4636 Overview:
4637 """""""""
4638
4639 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4640 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4641
4642 Arguments:
4643 """"""""""
4644
4645 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4646 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4647 a first-class value to insert. The following operands are constant
4648 indices indicating the position at which to insert the value in a
4649 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4650 to insert must have the same type as the value identified by the
4651 indices.
4652
4653 Semantics:
4654 """"""""""
4655
4656 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4657 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4658 indices is that of ``elt``.
4659
4660 Example:
4661 """"""""
4662
4663 .. code-block:: llvm
4664
4665       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4666       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4667       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4668
4669 .. _memoryops:
4670
4671 Memory Access and Addressing Operations
4672 ---------------------------------------
4673
4674 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4675 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4676 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4677 memory in LLVM.
4678
4679 .. _i_alloca:
4680
4681 '``alloca``' Instruction
4682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4683
4684 Syntax:
4685 """""""
4686
4687 ::
4688
4689       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4690
4691 Overview:
4692 """""""""
4693
4694 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4695 currently executing function, to be automatically released when this
4696 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4697 generic address space (address space zero).
4698
4699 Arguments:
4700 """"""""""
4701
4702 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4703 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4704 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4705 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4706 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4707 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4708 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4709 any convenient boundary compatible with the type.
4710
4711 '``type``' may be any sized type.
4712
4713 Semantics:
4714 """"""""""
4715
4716 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4717 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4718 memory is automatically released when the function returns. The
4719 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4720 variables that must have an address available. When the function returns
4721 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4722 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4723 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4724 is not specified.
4725
4726 Example:
4727 """"""""
4728
4729 .. code-block:: llvm
4730
4731       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4732       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4733       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4734       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4735
4736 .. _i_load:
4737
4738 '``load``' Instruction
4739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4740
4741 Syntax:
4742 """""""
4743
4744 ::
4745
4746       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4747       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4748       !<index> = !{ i32 1 }
4749
4750 Overview:
4751 """""""""
4752
4753 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4754
4755 Arguments:
4756 """"""""""
4757
4758 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4759 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4760 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4761 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4762 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4763 operations <volatile>`.
4764
4765 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4766 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4767 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4768 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4769 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4770 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4771 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4772 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4773 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4774 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4775 any defined semantics for atomic loads.
4776
4777 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4778 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4779 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4780 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4781 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4782 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4783 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4784
4785 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4786 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4787 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4788 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4789 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4790 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4791 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4792
4793 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4794 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4795 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4796 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4797 address points to memory which does not change value during program
4798 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4799 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4800
4801 Semantics:
4802 """"""""""
4803
4804 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4805 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4806 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4807 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4808 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4809 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4810 written using a store of the same type.
4811
4812 Examples:
4813 """""""""
4814
4815 .. code-block:: llvm
4816
4817       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4818       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4819       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4820
4821 .. _i_store:
4822
4823 '``store``' Instruction
4824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4825
4826 Syntax:
4827 """""""
4828
4829 ::
4830
4831       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4832       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4833
4834 Overview:
4835 """""""""
4836
4837 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4838
4839 Arguments:
4840 """"""""""
4841
4842 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4843 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4844 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4845 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4846 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4847 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4848 operations <volatile>`.
4849
4850 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4851 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4852 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4853 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4854 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4855 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4856 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4857 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4858 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4859 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4860 have any defined semantics for atomic stores.
4861
4862 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4863 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4864 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4865 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4866 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4867 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4868 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4869 safe.
4870
4871 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4872 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4873 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4874 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4875 be reused in the cache. The code generator may select special
4876 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4877 x86.
4878
4879 Semantics:
4880 """"""""""
4881
4882 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4883 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4884 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4885 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4886 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4887 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4888 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4889 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4890
4891 Example:
4892 """"""""
4893
4894 .. code-block:: llvm
4895
4896       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4897       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4898       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4899
4900 .. _i_fence:
4901
4902 '``fence``' Instruction
4903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4904
4905 Syntax:
4906 """""""
4907
4908 ::
4909
4910       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4911
4912 Overview:
4913 """""""""
4914
4915 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4916 between operations.
4917
4918 Arguments:
4919 """"""""""
4920
4921 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4922 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4923 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4924
4925 Semantics:
4926 """"""""""
4927
4928 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4929 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4930 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4931 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4932 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4933 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4934 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4935 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4936 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4937 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4938 *happens-before* edge.
4939
4940 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4941 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4942 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4943
4944 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4945 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4946 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4947
4948 Example:
4949 """"""""
4950
4951 .. code-block:: llvm
4952
4953       fence acquire                          ; yields {void}
4954       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4955
4956 .. _i_cmpxchg:
4957
4958 '``cmpxchg``' Instruction
4959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4960
4961 Syntax:
4962 """""""
4963
4964 ::
4965
4966       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4967
4968 Overview:
4969 """""""""
4970
4971 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4972 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4973 equal, it stores a new value into the memory.
4974
4975 Arguments:
4976 """"""""""
4977
4978 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4979 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4980 address, and a new value to place at that address if the compared values
4981 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4982 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4983 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4984 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4985 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4986 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4987 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4988
4989 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4990 synchronizes with other atomic operations.
4991
4992 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4993 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4994 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4995 respect to all other code in the system.
4996
4997 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4998 equal to the size in memory of the operand.
4999
5000 Semantics:
5001 """"""""""
5002
5003 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5004 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
5005 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
5006 returned.
5007
5008 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
5009 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
5010 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
5011 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
5012
5013 Example:
5014 """"""""
5015
5016 .. code-block:: llvm
5017
5018     entry:
5019       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
5020       br label %loop
5021
5022     loop:
5023       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5024       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5025       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
5026       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5027       br i1 %success, label %done, label %loop
5028
5029     done:
5030       ...
5031
5032 .. _i_atomicrmw:
5033
5034 '``atomicrmw``' Instruction
5035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5036
5037 Syntax:
5038 """""""
5039
5040 ::
5041
5042       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5043
5044 Overview:
5045 """""""""
5046
5047 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5048
5049 Arguments:
5050 """"""""""
5051
5052 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5053 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5054 operation. The operation must be one of the following keywords:
5055
5056 -  xchg
5057 -  add
5058 -  sub
5059 -  and
5060 -  nand
5061 -  or
5062 -  xor
5063 -  max
5064 -  min
5065 -  umax
5066 -  umin
5067
5068 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5069 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5070 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5071 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5072 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5073 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5074 operations <volatile>`.
5075
5076 Semantics:
5077 """"""""""
5078
5079 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5080 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5081 value at the location is returned. The modification is specified by the
5082 operation argument:
5083
5084 -  xchg: ``*ptr = val``
5085 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5086 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5087 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5088 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5089 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5090 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5091 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5092 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5093 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5094    comparison)
5095 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5096    comparison)
5097
5098 Example:
5099 """"""""
5100
5101 .. code-block:: llvm
5102
5103       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5104
5105 .. _i_getelementptr:
5106
5107 '``getelementptr``' Instruction
5108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5109
5110 Syntax:
5111 """""""
5112
5113 ::
5114
5115       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5116       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5117       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5118
5119 Overview:
5120 """""""""
5121
5122 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5123 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5124 address calculation only and does not access memory.
5125
5126 Arguments:
5127 """"""""""
5128
5129 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5130 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5131 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5132 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5133 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5134 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5135 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5136 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5137 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5138 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5139 would require loading the pointer before continuing calculation.
5140
5141 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5142 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5143 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5144 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5145 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5146 required to be constant. These integers are treated as signed values
5147 where relevant.
5148
5149 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5150 to LLVM:
5151
5152 .. code-block:: c
5153
5154     struct RT {
5155       char A;
5156       int B[10][20];
5157       char C;
5158     };
5159     struct ST {
5160       int X;
5161       double Y;
5162       struct RT Z;
5163     };
5164
5165     int *foo(struct ST *s) {
5166       return &s[1].Z.B[5][13];
5167     }
5168
5169 The LLVM code generated by Clang is:
5170
5171 .. code-block:: llvm
5172
5173     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5174     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5175
5176     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5177     entry:
5178       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5179       ret i32* %arrayidx
5180     }
5181
5182 Semantics:
5183 """"""""""
5184
5185 In the example above, the first index is indexing into the
5186 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5187 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5188 indexes into the third element of the structure, yielding a
5189 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5190 structure. The third index indexes into the second element of the
5191 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5192 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5193 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5194 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5195
5196 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5197 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5198 for the given testcase is equivalent to:
5199
5200 .. code-block:: llvm
5201
5202     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5203       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5204       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5205       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5206       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5207       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5208       ret i32* %t5
5209     }
5210
5211 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5212 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5213 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5214 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5215 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5216 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5217 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5218 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5219 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5220 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5221
5222 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5223 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5224 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5225 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5226 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5227 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5228 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5229 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5230 information.
5231
5232 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5233 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5234
5235 Example:
5236 """"""""
5237
5238 .. code-block:: llvm
5239
5240         ; yields [12 x i8]*:aptr
5241         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5242         ; yields i8*:vptr
5243         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5244         ; yields i8*:eptr
5245         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5246         ; yields i32*:iptr
5247         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5248
5249 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5250 must be a vector with the same number of elements. For example:
5251
5252 .. code-block:: llvm
5253
5254      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5255
5256 Conversion Operations
5257 ---------------------
5258
5259 The instructions in this category are the conversion instructions
5260 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5261 various bit conversions on the operand.
5262
5263 '``trunc .. to``' Instruction
5264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5265
5266 Syntax:
5267 """""""
5268
5269 ::
5270
5271       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5272
5273 Overview:
5274 """""""""
5275
5276 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5277
5278 Arguments:
5279 """"""""""
5280
5281 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5282 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5283 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5284 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5285 types are not allowed.
5286
5287 Semantics:
5288 """"""""""
5289
5290 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5291 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5292 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5293 It will always truncate bits.
5294
5295 Example:
5296 """"""""
5297
5298 .. code-block:: llvm
5299
5300       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5301       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5302       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5303       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5304
5305 '``zext .. to``' Instruction
5306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5307
5308 Syntax:
5309 """""""
5310
5311 ::
5312
5313       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5314
5315 Overview:
5316 """""""""
5317
5318 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5319
5320 Arguments:
5321 """"""""""
5322
5323 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5324 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5325 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5326 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5327
5328 Semantics:
5329 """"""""""
5330
5331 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5332 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5333
5334 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5335
5336 Example:
5337 """"""""
5338
5339 .. code-block:: llvm
5340
5341       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5342       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5343       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5344
5345 '``sext .. to``' Instruction
5346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5347
5348 Syntax:
5349 """""""
5350
5351 ::
5352
5353       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5354
5355 Overview:
5356 """""""""
5357
5358 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5359
5360 Arguments:
5361 """"""""""
5362
5363 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5364 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5365 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5366 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5367
5368 Semantics:
5369 """"""""""
5370
5371 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5372 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5373 of the type ``ty2``.
5374
5375 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5376
5377 Example:
5378 """"""""
5379
5380 .. code-block:: llvm
5381
5382       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5383       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5384       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5385
5386 '``fptrunc .. to``' Instruction
5387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5388
5389 Syntax:
5390 """""""
5391
5392 ::
5393
5394       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5395
5396 Overview:
5397 """""""""
5398
5399 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5400
5401 Arguments:
5402 """"""""""
5403
5404 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5405 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5406 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5407 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5408
5409 Semantics:
5410 """"""""""
5411
5412 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5413 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5414 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5415 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5416
5417 Example:
5418 """"""""
5419
5420 .. code-block:: llvm
5421
5422       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5423       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5424
5425 '``fpext .. to``' Instruction
5426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5427
5428 Syntax:
5429 """""""
5430
5431 ::
5432
5433       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5434
5435 Overview:
5436 """""""""
5437
5438 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5439 point value.
5440
5441 Arguments:
5442 """"""""""
5443
5444 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5445 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5446 to. The source type must be smaller than the destination type.
5447
5448 Semantics:
5449 """"""""""
5450
5451 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5452 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5453 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5454 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5455 *no-op cast* for a floating point cast.
5456
5457 Example:
5458 """"""""
5459
5460 .. code-block:: llvm
5461
5462       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5463       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5464
5465 '``fptoui .. to``' Instruction
5466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5467
5468 Syntax:
5469 """""""
5470
5471 ::
5472
5473       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5474
5475 Overview:
5476 """""""""
5477
5478 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5479 integer equivalent of type ``ty2``.
5480
5481 Arguments:
5482 """"""""""
5483
5484 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5485 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5486 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5487 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5488 type with the same number of elements as ``ty``
5489
5490 Semantics:
5491 """"""""""
5492
5493 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5494 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5495 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5496 are undefined.
5497
5498 Example:
5499 """"""""
5500
5501 .. code-block:: llvm
5502
5503       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5504       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5505       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5506
5507 '``fptosi .. to``' Instruction
5508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5509
5510 Syntax:
5511 """""""
5512
5513 ::
5514
5515       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5516
5517 Overview:
5518 """""""""
5519
5520 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5521 ``value`` to type ``ty2``.
5522
5523 Arguments:
5524 """"""""""
5525
5526 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5527 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5528 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5529 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5530 type with the same number of elements as ``ty``
5531
5532 Semantics:
5533 """"""""""
5534
5535 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5536 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5537 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5538 are undefined.
5539
5540 Example:
5541 """"""""
5542
5543 .. code-block:: llvm
5544
5545       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5546       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5547       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5548
5549 '``uitofp .. to``' Instruction
5550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5551
5552 Syntax:
5553 """""""
5554
5555 ::
5556
5557       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5558
5559 Overview:
5560 """""""""
5561
5562 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5563 and converts that value to the ``ty2`` type.
5564
5565 Arguments:
5566 """"""""""
5567
5568 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5569 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5570 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5571 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5572 type with the same number of elements as ``ty``
5573
5574 Semantics:
5575 """"""""""
5576
5577 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5578 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5579 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5580 are undefined.
5581
5582 Example:
5583 """"""""
5584
5585 .. code-block:: llvm
5586
5587       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5588       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5589
5590 '``sitofp .. to``' Instruction
5591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5592
5593 Syntax:
5594 """""""
5595
5596 ::
5597
5598       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5599
5600 Overview:
5601 """""""""
5602
5603 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5604 converts that value to the ``ty2`` type.
5605
5606 Arguments:
5607 """"""""""
5608
5609 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5610 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5611 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5612 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5613 type with the same number of elements as ``ty``
5614
5615 Semantics:
5616 """"""""""
5617
5618 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5619 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5620 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5621 undefined.
5622
5623 Example:
5624 """"""""
5625
5626 .. code-block:: llvm
5627
5628       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5629       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5630
5631 .. _i_ptrtoint:
5632
5633 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5634 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5635
5636 Syntax:
5637 """""""
5638
5639 ::
5640
5641       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5642
5643 Overview:
5644 """""""""
5645
5646 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5647 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5648
5649 Arguments:
5650 """"""""""
5651
5652 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5653 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5654 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5655 a vector of integers type.
5656
5657 Semantics:
5658 """"""""""
5659
5660 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5661 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5662 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5663 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5664 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5665 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5666 change.
5667
5668 Example:
5669 """"""""
5670
5671 .. code-block:: llvm
5672
5673       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5674       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5675       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5676
5677 .. _i_inttoptr:
5678
5679 '``inttoptr .. to``' Instruction
5680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5681
5682 Syntax:
5683 """""""
5684
5685 ::
5686
5687       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5688
5689 Overview:
5690 """""""""
5691
5692 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5693 pointer type, ``ty2``.
5694
5695 Arguments:
5696 """"""""""
5697
5698 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5699 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5700 type.
5701
5702 Semantics:
5703 """"""""""
5704
5705 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5706 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5707 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5708 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5709 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5710 nothing is done (*no-op cast*).
5711
5712 Example:
5713 """"""""
5714
5715 .. code-block:: llvm
5716
5717       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5718       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5719       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5720       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5721
5722 .. _i_bitcast:
5723
5724 '``bitcast .. to``' Instruction
5725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5726
5727 Syntax:
5728 """""""
5729
5730 ::
5731
5732       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5733
5734 Overview:
5735 """""""""
5736
5737 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5738 changing any bits.
5739
5740 Arguments:
5741 """"""""""
5742
5743 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5744 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5745 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5746 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5747 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5748 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5749 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5750 long as they have the same size).
5751
5752 Semantics:
5753 """"""""""
5754
5755 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5756 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5757 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5758 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5759 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5760 pointers) types with the same address space through this instruction.
5761 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5762 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5763
5764 Example:
5765 """"""""
5766
5767 .. code-block:: llvm
5768
5769       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5770       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5771       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5772       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5773
5774 .. _i_addrspacecast:
5775
5776 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5778
5779 Syntax:
5780 """""""
5781
5782 ::
5783
5784       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5785
5786 Overview:
5787 """""""""
5788
5789 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5790 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5791
5792 Arguments:
5793 """"""""""
5794
5795 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5796 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5797 address space.
5798
5799 Semantics:
5800 """"""""""
5801
5802 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5803 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5804 value modification, depending on the target and the address space
5805 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5806 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5807 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5808 location.
5809
5810 Example:
5811 """"""""
5812
5813 .. code-block:: llvm
5814
5815       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5816       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5817       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5818
5819 .. _otherops:
5820
5821 Other Operations
5822 ----------------
5823
5824 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5825 which defy better classification.
5826
5827 .. _i_icmp:
5828
5829 '``icmp``' Instruction
5830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5831
5832 Syntax:
5833 """""""
5834
5835 ::
5836
5837       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5838
5839 Overview:
5840 """""""""
5841
5842 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5843 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5844 pointer, or pointer vector operands.
5845
5846 Arguments:
5847 """"""""""
5848
5849 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5850 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5851 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5852
5853 #. ``eq``: equal
5854 #. ``ne``: not equal
5855 #. ``ugt``: unsigned greater than
5856 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5857 #. ``ult``: unsigned less than
5858 #. ``ule``: unsigned less or equal
5859 #. ``sgt``: signed greater than
5860 #. ``sge``: signed greater or equal
5861 #. ``slt``: signed less than
5862 #. ``sle``: signed less or equal
5863
5864 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5865 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5866 must also be identical types.
5867
5868 Semantics:
5869 """"""""""
5870
5871 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5872 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5873 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5874
5875 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5876    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5877 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5878    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5879 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5880    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5881 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5882    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5883 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5884    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5885 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5886    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5887 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5888    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5889 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5890    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5891 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5892    if ``op1`` is less than ``op2``.
5893 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5894    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5895
5896 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5897 are compared as if they were integers.
5898
5899 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5900 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5901 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5902
5903 Example:
5904 """"""""
5905
5906 .. code-block:: llvm
5907
5908       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5909       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5910       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5911       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5912       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5913       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5914
5915 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5916 ``icmp`` instruction.
5917
5918 .. _i_fcmp:
5919
5920 '``fcmp``' Instruction
5921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5922
5923 Syntax:
5924 """""""
5925
5926 ::
5927
5928       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5929
5930 Overview:
5931 """""""""
5932
5933 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5934 values based on comparison of its operands.
5935
5936 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5937 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5938
5939 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5940 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5941 compared.
5942
5943 Arguments:
5944 """"""""""
5945
5946 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5947 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5948 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5949
5950 #. ``false``: no comparison, always returns false
5951 #. ``oeq``: ordered and equal
5952 #. ``ogt``: ordered and greater than
5953 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5954 #. ``olt``: ordered and less than
5955 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5956 #. ``one``: ordered and not equal
5957 #. ``ord``: ordered (no nans)
5958 #. ``ueq``: unordered or equal
5959 #. ``ugt``: unordered or greater than
5960 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5961 #. ``ult``: unordered or less than
5962 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5963 #. ``une``: unordered or not equal
5964 #. ``uno``: unordered (either nans)
5965 #. ``true``: no comparison, always returns true
5966
5967 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5968 that either operand may be a QNAN.
5969
5970 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5971 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5972 type. They must have identical types.
5973
5974 Semantics:
5975 """"""""""
5976
5977 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5978 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5979 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5980 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5981
5982 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5983 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5984    is equal to ``op2``.
5985 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5986    is greater than ``op2``.
5987 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5988    is greater than or equal to ``op2``.
5989 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5990    is less than ``op2``.
5991 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5992    is less than or equal to ``op2``.
5993 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5994    is not equal to ``op2``.
5995 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5996 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5997    equal to ``op2``.
5998 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5999    greater than ``op2``.
6000 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6001    greater than or equal to ``op2``.
6002 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6003    less than ``op2``.
6004 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6005    less than or equal to ``op2``.
6006 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6007    not equal to ``op2``.
6008 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6009 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6010
6011 Example:
6012 """"""""
6013
6014 .. code-block:: llvm
6015
6016       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6017       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6018       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6019       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6020
6021 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6022 ``fcmp`` instruction.
6023
6024 .. _i_phi:
6025
6026 '``phi``' Instruction
6027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6028
6029 Syntax:
6030 """""""
6031
6032 ::
6033
6034       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6035
6036 Overview:
6037 """""""""
6038
6039 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6040 graph representing the function.
6041
6042 Arguments:
6043 """"""""""
6044
6045 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6046 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6047 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6048 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6049 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6050 label arguments.
6051
6052 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6053 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6054 block.
6055
6056 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6057 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6058 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6059 instruction's return value on the same edge).
6060
6061 Semantics:
6062 """"""""""
6063
6064 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6065 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6066 executed just prior to the current block.
6067
6068 Example:
6069 """"""""
6070
6071 .. code-block:: llvm
6072
6073     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6074       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6075       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6076       br label %Loop
6077
6078 .. _i_select:
6079
6080 '``select``' Instruction
6081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6082
6083 Syntax:
6084 """""""
6085
6086 ::
6087
6088       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6089
6090       selty is either i1 or {<N x i1>}
6091
6092 Overview:
6093 """""""""
6094
6095 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6096 condition, without branching.
6097
6098 Arguments:
6099 """"""""""
6100
6101 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6102 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6103 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6104 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6105 elements.
6106
6107 Semantics:
6108 """"""""""
6109
6110 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6111 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6112 argument.
6113
6114 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6115 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6116
6117 Example:
6118 """"""""
6119
6120 .. code-block:: llvm
6121
6122       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6123
6124 .. _i_call:
6125
6126 '``call``' Instruction
6127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6128
6129 Syntax:
6130 """""""
6131
6132 ::
6133
6134       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6135
6136 Overview:
6137 """""""""
6138
6139 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6140
6141 Arguments:
6142 """"""""""
6143
6144 This instruction requires several arguments:
6145
6146 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6147    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6148    be marked "tail" even if they do not occur before a
6149    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6150    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6151    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6152    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6153    automatic `sibling call
6154    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6155    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6156    when the following extra requirements are met:
6157
6158    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6159    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6160       uses value of call or is void).
6161    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6162       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6163    -  `Platform specific constraints are
6164       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6165
6166 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6167    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6168    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6169    calling convention of the call must match the calling convention of
6170    the target function, or else the behavior is undefined.
6171 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6172    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6173    are valid here.
6174 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6175    type of the return value. Functions that return no value are marked
6176    ``void``.
6177 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6178    being invoked. The argument types must match the types implied by
6179    this signature. This type can be omitted if the function is not
6180    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6181    function.
6182 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6183    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6184    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6185    to function value.
6186 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6187    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6188    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6189    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6190    extra arguments can be specified.
6191 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6192    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6193    attributes are valid here.
6194
6195 Semantics:
6196 """"""""""
6197
6198 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6199 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6200 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6201 flow continues with the instruction after the function call, and the
6202 return value of the function is bound to the result argument.
6203
6204 Example:
6205 """"""""
6206
6207 .. code-block:: llvm
6208
6209       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6210       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6211       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6212       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6213       call void %foo(i8 97 signext)
6214
6215       %struct.A = type { i32, i8 }
6216       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6217       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6218       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6219       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6220       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6221
6222 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6223 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6224 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6225 This is something we'd like to change in the future to provide better
6226 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6227
6228 .. _i_va_arg:
6229
6230 '``va_arg``' Instruction
6231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6232
6233 Syntax:
6234 """""""
6235
6236 ::
6237
6238       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6239
6240 Overview:
6241 """""""""
6242
6243 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6244 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6245 the ``va_arg`` macro in C.
6246
6247 Arguments:
6248 """"""""""
6249
6250 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6251 argument. It returns a value of the specified argument type and
6252 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6253 type of ``va_list`` is target specific.
6254
6255 Semantics:
6256 """"""""""
6257
6258 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6259 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6260 the next argument. For more information, see the variable argument
6261 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6262
6263 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6264 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6265 function.
6266
6267 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6268 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6269
6270 Example:
6271 """"""""
6272
6273 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6274
6275 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6276 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6277 types on any target.
6278
6279 .. _i_landingpad:
6280
6281 '``landingpad``' Instruction
6282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6283
6284 Syntax:
6285 """""""
6286
6287 ::
6288
6289       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6290       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6291
6292       <clause> := catch <type> <value>
6293       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6294
6295 Overview:
6296 """""""""
6297
6298 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6299 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6300 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6301 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6302 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6303 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6304
6305 Arguments:
6306 """"""""""
6307
6308 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6309 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6310 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6311
6312 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6313 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6314 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6315 clause takes an array constant as its argument. Use
6316 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6317 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6318 the ``cleanup`` flag.
6319
6320 Semantics:
6321 """"""""""
6322
6323 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6324 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6325 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6326 calling conventions, how the personality function results are
6327 represented in LLVM IR is target specific.
6328
6329 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6330 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6331 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6332 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6333 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6334 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6335 unwinding continues further up the call stack.
6336
6337 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6338
6339 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6340    of an '``invoke``' instruction.
6341 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6342    first non-PHI instruction.
6343 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6344    pad block.
6345 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6346    '``landingpad``' instruction.
6347 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6348    personality function.
6349
6350 Example:
6351 """"""""
6352
6353 .. code-block:: llvm
6354
6355       ;; A landing pad which can catch an integer.
6356       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6357                catch i8** @_ZTIi
6358       ;; A landing pad that is a cleanup.
6359       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6360                cleanup
6361       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6362       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6363                catch i8** @_ZTIi
6364                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6365
6366 .. _intrinsics:
6367
6368 Intrinsic Functions
6369 ===================
6370
6371 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6372 have well known names and semantics and are required to follow certain
6373 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6374 for the LLVM language that does not require changing all of the
6375 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6376 reader/writer, the parser, etc...).
6377
6378 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6379 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6380 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6381 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6382 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6383 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6384 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6385 are added that they be documented here.
6386
6387 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6388 represents a family of functions that perform the same operation but on
6389 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6390 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6391 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6392 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6393 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6394 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6395 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6396 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6397 argument or the result.
6398
6399 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6400 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6401 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6402 whose type is matched against another type do not. For example, the
6403 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6404 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6405 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6406 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6407 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6408 type is matched against the return type, it does not require its own
6409 name suffix.
6410
6411 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6412 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6413
6414 .. _int_varargs:
6415
6416 Variable Argument Handling Intrinsics
6417 -------------------------------------
6418
6419 Variable argument support is defined in LLVM with the
6420 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6421 functions. These functions are related to the similarly named macros
6422 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6423
6424 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6425 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6426 does not define what this type is, so all transformations should be
6427 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6428
6429 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6430 variable argument handling intrinsic functions are used.
6431
6432 .. code-block:: llvm
6433
6434     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6435       ; Initialize variable argument processing
6436       %ap = alloca i8*
6437       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6438       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6439
6440       ; Read a single integer argument
6441       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6442
6443       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6444       %aq = alloca i8*
6445       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6446       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6447       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6448
6449       ; Stop processing of arguments.
6450       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6451       ret i32 %tmp
6452     }
6453
6454     declare void @llvm.va_start(i8*)
6455     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6456     declare void @llvm.va_end(i8*)
6457
6458 .. _int_va_start:
6459
6460 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6462
6463 Syntax:
6464 """""""
6465
6466 ::
6467
6468       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6469
6470 Overview:
6471 """""""""
6472
6473 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6474 subsequent use by ``va_arg``.
6475
6476 Arguments:
6477 """"""""""
6478
6479 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6480
6481 Semantics:
6482 """"""""""
6483
6484 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6485 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6486 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6487 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6488 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6489 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6490 that out.
6491
6492 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6494
6495 Syntax:
6496 """""""
6497
6498 ::
6499
6500       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6501
6502 Overview:
6503 """""""""
6504
6505 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6506 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6507
6508 Arguments:
6509 """"""""""
6510
6511 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6512
6513 Semantics:
6514 """"""""""
6515
6516 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6517 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6518 element to which the argument points. Calls to
6519 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6520 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6521 ``llvm.va_end``.
6522
6523 .. _int_va_copy:
6524
6525 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6527
6528 Syntax:
6529 """""""
6530
6531 ::
6532
6533       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6534
6535 Overview:
6536 """""""""
6537
6538 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6539 from the source argument list to the destination argument list.
6540
6541 Arguments:
6542 """"""""""
6543
6544 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6545 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6546
6547 Semantics:
6548 """"""""""
6549
6550 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6551 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6552 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6553 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6554 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6555
6556 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6557 --------------------------------------
6558
6559 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6560 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6561 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6562 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6563 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6564 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6565 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6566 details, see `Accurate Garbage Collection with
6567 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6568
6569 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6570 address space (address space zero).
6571
6572 .. _int_gcroot:
6573
6574 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6576
6577 Syntax:
6578 """""""
6579
6580 ::
6581
6582       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6583
6584 Overview:
6585 """""""""
6586
6587 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6588 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6589
6590 Arguments:
6591 """"""""""
6592
6593 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6594 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6595 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6596 root.
6597
6598 Semantics:
6599 """"""""""
6600
6601 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6602 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6603 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6604 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6605 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6606
6607 .. _int_gcread:
6608
6609 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6611
6612 Syntax:
6613 """""""
6614
6615 ::
6616
6617       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6618
6619 Overview:
6620 """""""""
6621
6622 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6623 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6624 barriers.
6625
6626 Arguments:
6627 """"""""""
6628
6629 The second argument is the address to read from, which should be an
6630 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6631 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6632 runtime (otherwise null).
6633
6634 Semantics:
6635 """"""""""
6636
6637 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6638 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6639 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6640 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6641 algorithm <gc>`.
6642
6643 .. _int_gcwrite:
6644
6645 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6647
6648 Syntax:
6649 """""""
6650
6651 ::
6652
6653       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6654
6655 Overview:
6656 """""""""
6657
6658 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6659 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6660 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6661
6662 Arguments:
6663 """"""""""
6664
6665 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6666 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6667 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6668 object, Obj may be null.
6669
6670 Semantics:
6671 """"""""""
6672
6673 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6674 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6675 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6676 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6677 algorithm <gc>`.
6678
6679 Code Generator Intrinsics
6680 -------------------------
6681
6682 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6683 may only be implemented with code generator support.
6684
6685 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6687
6688 Syntax:
6689 """""""
6690
6691 ::
6692
6693       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6694
6695 Overview:
6696 """""""""
6697
6698 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6699 target-specific value indicating the return address of the current
6700 function or one of its callers.
6701
6702 Arguments:
6703 """"""""""
6704
6705 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6706 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6707 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6708 value.
6709
6710 Semantics:
6711 """"""""""
6712
6713 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6714 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6715 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6716 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6717 used for debugging purposes.
6718
6719 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6720 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6721 of the obvious source-language caller.
6722
6723 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6725
6726 Syntax:
6727 """""""
6728
6729 ::
6730
6731       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6732
6733 Overview:
6734 """""""""
6735
6736 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6737 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6738
6739 Arguments:
6740 """"""""""
6741
6742 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6743 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6744 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6745 value.
6746
6747 Semantics:
6748 """"""""""
6749
6750 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6751 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6752 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6753 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6754 used for debugging purposes.
6755
6756 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6757 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6758 of the obvious source-language caller.
6759
6760 .. _int_stacksave:
6761
6762 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6764
6765 Syntax:
6766 """""""
6767
6768 ::
6769
6770       declare i8* @llvm.stacksave()
6771
6772 Overview:
6773 """""""""
6774
6775 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6776 of the function stack, for use with
6777 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6778 implementing language features like scoped automatic variable sized
6779 arrays in C99.
6780
6781 Semantics:
6782 """"""""""
6783
6784 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6785 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6786 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6787 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6788 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6789 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6790 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6791
6792 .. _int_stackrestore:
6793
6794 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6796
6797 Syntax:
6798 """""""
6799
6800 ::
6801
6802       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6803
6804 Overview:
6805 """""""""
6806
6807 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6808 the function stack to the state it was in when the corresponding
6809 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6810 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6811 sized arrays in C99.
6812
6813 Semantics:
6814 """"""""""
6815
6816 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6817
6818 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6820
6821 Syntax:
6822 """""""
6823
6824 ::
6825
6826       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6827
6828 Overview:
6829 """""""""
6830
6831 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6832 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6833 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6834 its performance characteristics.
6835
6836 Arguments:
6837 """"""""""
6838
6839 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6840 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6841 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6842 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6843 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6844 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6845 arguments must be constant integers.
6846
6847 Semantics:
6848 """"""""""
6849
6850 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6851 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6852 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6853 the processor cache for better performance.
6854
6855 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6857
6858 Syntax:
6859 """""""
6860
6861 ::
6862
6863       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6864
6865 Overview:
6866 """""""""
6867
6868 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6869 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6870 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6871 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6872 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6873 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6874 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6875 allow correlations of simulation runs.
6876
6877 Arguments:
6878 """"""""""
6879
6880 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6881
6882 Semantics:
6883 """"""""""
6884
6885 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6886 that do not support this intrinsic may ignore it.
6887
6888 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6890
6891 Syntax:
6892 """""""
6893
6894 ::
6895
6896       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6897
6898 Overview:
6899 """""""""
6900
6901 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6902 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6903 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6904 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6905 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6906 timings.
6907
6908 Semantics:
6909 """"""""""
6910
6911 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6912 memory. Implementations are allowed to either return a application
6913 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6914 is lowered to a constant 0.
6915
6916 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6917 running at and the host platform.
6918
6919 Standard C Library Intrinsics
6920 -----------------------------
6921
6922 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6923 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6924 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6925 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6926
6927 .. _int_memcpy:
6928
6929 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6931
6932 Syntax:
6933 """""""
6934
6935 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6936 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6937 support all bit widths however.
6938
6939 ::
6940
6941       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6942                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6943       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6944                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6945
6946 Overview:
6947 """""""""
6948
6949 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6950 source location to the destination location.
6951
6952 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6953 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6954 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6955
6956 Arguments:
6957 """"""""""
6958
6959 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6960 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6961 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6962 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6963 boolean indicating a volatile access.
6964
6965 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6966 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6967 are aligned to that boundary.
6968
6969 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6970 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6971 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6972
6973 Semantics:
6974 """"""""""
6975
6976 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6977 source location to the destination location, which are not allowed to
6978 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6979 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6980 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6981
6982 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6984
6985 Syntax:
6986 """""""
6987
6988 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6989 bit width and for different address space. Not all targets support all
6990 bit widths however.
6991
6992 ::
6993
6994       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6995                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6996       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6997                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6998
6999 Overview:
7000 """""""""
7001
7002 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7003 source location to the destination location. It is similar to the
7004 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7005 overlap.
7006
7007 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7008 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7009 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7010
7011 Arguments:
7012 """"""""""
7013
7014 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7015 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7016 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7017 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7018 boolean indicating a volatile access.
7019
7020 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7021 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7022 aligned to that boundary.
7023
7024 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7025 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7026 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7027
7028 Semantics:
7029 """"""""""
7030
7031 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7032 source location to the destination location, which may overlap. It
7033 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7034 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7035 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7036
7037 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7039
7040 Syntax:
7041 """""""
7042
7043 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7044 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7045 support all bit widths.
7046
7047 ::
7048
7049       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7050                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7051       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7052                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7053
7054 Overview:
7055 """""""""
7056
7057 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7058 particular byte value.
7059
7060 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7061 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7062 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7063
7064 Arguments:
7065 """"""""""
7066
7067 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7068 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7069 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7070 argument is the known alignment of the destination location.
7071
7072 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7073 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7074 that boundary.
7075
7076 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7077 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7078 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7079
7080 Semantics:
7081 """"""""""
7082
7083 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7084 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7085 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7086 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7087
7088 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7090
7091 Syntax:
7092 """""""
7093
7094 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7095 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7096 all types however.
7097
7098 ::
7099
7100       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7101       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7102       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7103       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7104       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7105
7106 Overview:
7107 """""""""
7108
7109 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7110 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7111 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7112 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7113 because there is no need to worry about errno being set).
7114 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7115
7116 Arguments:
7117 """"""""""
7118
7119 The argument and return value are floating point numbers of the same
7120 type.
7121
7122 Semantics:
7123 """"""""""
7124
7125 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7126 nonnegative floating point number.
7127
7128 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7130
7131 Syntax:
7132 """""""
7133
7134 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7135 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7136 all types however.
7137
7138 ::
7139
7140       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7141       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7142       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7143       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7144       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7145
7146 Overview:
7147 """""""""
7148
7149 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7150 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7151 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7152 used, the second argument remains a scalar integer value.
7153
7154 Arguments:
7155 """"""""""
7156
7157 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7158 raise to that power.
7159
7160 Semantics:
7161 """"""""""
7162
7163 This function returns the first value raised to the second power with an
7164 unspecified sequence of rounding operations.
7165
7166 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7168
7169 Syntax:
7170 """""""
7171
7172 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7173 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7174 all types however.
7175
7176 ::
7177
7178       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7179       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7180       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7181       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7182       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7183
7184 Overview:
7185 """""""""
7186
7187 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7188
7189 Arguments:
7190 """"""""""
7191
7192 The argument and return value are floating point numbers of the same
7193 type.
7194
7195 Semantics:
7196 """"""""""
7197
7198 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7199 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7200 conditions in the same way.
7201
7202 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7204
7205 Syntax:
7206 """""""
7207
7208 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7209 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7210 all types however.
7211
7212 ::
7213
7214       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7215       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7216       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7217       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7218       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7219
7220 Overview:
7221 """""""""
7222
7223 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7224
7225 Arguments:
7226 """"""""""
7227
7228 The argument and return value are floating point numbers of the same
7229 type.
7230
7231 Semantics:
7232 """"""""""
7233
7234 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7235 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7236 conditions in the same way.
7237
7238 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7240
7241 Syntax:
7242 """""""
7243
7244 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7245 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7246 all types however.
7247
7248 ::
7249
7250       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7251       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7252       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7253       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7254       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7255
7256 Overview:
7257 """""""""
7258
7259 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7260 specified (positive or negative) power.
7261
7262 Arguments:
7263 """"""""""
7264
7265 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7266 to raise to that power.
7267
7268 Semantics:
7269 """"""""""
7270
7271 This function returns the first value raised to the second power,
7272 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7273 handles error conditions in the same way.
7274
7275 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7277
7278 Syntax:
7279 """""""
7280
7281 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7282 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7283 all types however.
7284
7285 ::
7286
7287       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7288       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7289       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7290       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7291       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7292
7293 Overview:
7294 """""""""
7295
7296 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7297
7298 Arguments:
7299 """"""""""
7300
7301 The argument and return value are floating point numbers of the same
7302 type.
7303
7304 Semantics:
7305 """"""""""
7306
7307 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7308 would, and handles error conditions in the same way.
7309
7310 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7312
7313 Syntax:
7314 """""""
7315
7316 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7317 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7318 all types however.
7319
7320 ::
7321
7322       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7323       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7324       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7325       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7326       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7327
7328 Overview:
7329 """""""""
7330
7331 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7332
7333 Arguments:
7334 """"""""""
7335
7336 The argument and return value are floating point numbers of the same
7337 type.
7338
7339 Semantics:
7340 """"""""""
7341
7342 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7343 would, and handles error conditions in the same way.
7344
7345 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7347
7348 Syntax:
7349 """""""
7350
7351 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7352 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7353 all types however.
7354
7355 ::
7356
7357       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7358       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7359       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7360       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7361       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7362
7363 Overview:
7364 """""""""
7365
7366 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7367
7368 Arguments:
7369 """"""""""
7370
7371 The argument and return value are floating point numbers of the same
7372 type.
7373
7374 Semantics:
7375 """"""""""
7376
7377 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7378 would, and handles error conditions in the same way.
7379
7380 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7382
7383 Syntax:
7384 """""""
7385
7386 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7387 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7388 all types however.
7389
7390 ::
7391
7392       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7393       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7394       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7395       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7396       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7397
7398 Overview:
7399 """""""""
7400
7401 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7402
7403 Arguments:
7404 """"""""""
7405
7406 The argument and return value are floating point numbers of the same
7407 type.
7408
7409 Semantics:
7410 """"""""""
7411
7412 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7413 would, and handles error conditions in the same way.
7414
7415 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7417
7418 Syntax:
7419 """""""
7420
7421 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7422 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7423 all types however.
7424
7425 ::
7426
7427       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7428       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7429       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7430       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7431       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7432
7433 Overview:
7434 """""""""
7435
7436 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7437
7438 Arguments:
7439 """"""""""
7440
7441 The argument and return value are floating point numbers of the same
7442 type.
7443
7444 Semantics:
7445 """"""""""
7446
7447 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7448 would, and handles error conditions in the same way.
7449
7450 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7452
7453 Syntax:
7454 """""""
7455
7456 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7457 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7458 all types however.
7459
7460 ::
7461
7462       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7463       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7464       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7465       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7466       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7467
7468 Overview:
7469 """""""""
7470
7471 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7472 operation.
7473
7474 Arguments:
7475 """"""""""
7476
7477 The argument and return value are floating point numbers of the same
7478 type.
7479
7480 Semantics:
7481 """"""""""
7482
7483 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7484 would.
7485
7486 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7488
7489 Syntax:
7490 """""""
7491
7492 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7493 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7494 all types however.
7495
7496 ::
7497
7498       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7499       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7500       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7501       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7502       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7503
7504 Overview:
7505 """""""""
7506
7507 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7508 operand.
7509
7510 Arguments:
7511 """"""""""
7512
7513 The argument and return value are floating point numbers of the same
7514 type.
7515
7516 Semantics:
7517 """"""""""
7518
7519 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7520 would, and handles error conditions in the same way.
7521
7522 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7524
7525 Syntax:
7526 """""""
7527
7528 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7529 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7530 all types however.
7531
7532 ::
7533
7534       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7535       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7536       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7537       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7538       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7539
7540 Overview:
7541 """""""""
7542
7543 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7544 first operand and the sign of the second operand.
7545
7546 Arguments:
7547 """"""""""
7548
7549 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7550 type.
7551
7552 Semantics:
7553 """"""""""
7554
7555 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7556 functions would, and handles error conditions in the same way.
7557
7558 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7560
7561 Syntax:
7562 """""""
7563
7564 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7565 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7566 all types however.
7567
7568 ::
7569
7570       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7571       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7572       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7573       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7574       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7575
7576 Overview:
7577 """""""""
7578
7579 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7580
7581 Arguments:
7582 """"""""""
7583
7584 The argument and return value are floating point numbers of the same
7585 type.
7586
7587 Semantics:
7588 """"""""""
7589
7590 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7591 would, and handles error conditions in the same way.
7592
7593 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7595
7596 Syntax:
7597 """""""
7598
7599 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7600 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7601 all types however.
7602
7603 ::
7604
7605       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7606       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7607       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7608       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7609       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7610
7611 Overview:
7612 """""""""
7613
7614 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7615
7616 Arguments:
7617 """"""""""
7618
7619 The argument and return value are floating point numbers of the same
7620 type.
7621
7622 Semantics:
7623 """"""""""
7624
7625 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7626 would, and handles error conditions in the same way.
7627
7628 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7630
7631 Syntax:
7632 """""""
7633
7634 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7635 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7636 all types however.
7637
7638 ::
7639
7640       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7641       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7642       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7643       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7644       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7645
7646 Overview:
7647 """""""""
7648
7649 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7650 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7651
7652 Arguments:
7653 """"""""""
7654
7655 The argument and return value are floating point numbers of the same
7656 type.
7657
7658 Semantics:
7659 """"""""""
7660
7661 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7662 would, and handles error conditions in the same way.
7663
7664 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7666
7667 Syntax:
7668 """""""
7669
7670 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7671 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7672 all types however.
7673
7674 ::
7675
7676       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7677       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7678       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7679       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7680       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7681
7682 Overview:
7683 """""""""
7684
7685 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7686 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7687 operand isn't an integer.
7688
7689 Arguments:
7690 """"""""""
7691
7692 The argument and return value are floating point numbers of the same
7693 type.
7694
7695 Semantics:
7696 """"""""""
7697
7698 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7699 would, and handles error conditions in the same way.
7700
7701 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7703
7704 Syntax:
7705 """""""
7706
7707 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7708 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7709 all types however.
7710
7711 ::
7712
7713       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7714       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7715       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7716       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7717       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7718
7719 Overview:
7720 """""""""
7721
7722 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7723 nearest integer.
7724
7725 Arguments:
7726 """"""""""
7727
7728 The argument and return value are floating point numbers of the same
7729 type.
7730
7731 Semantics:
7732 """"""""""
7733
7734 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7735 functions would, and handles error conditions in the same way.
7736
7737 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7739
7740 Syntax:
7741 """""""
7742
7743 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7744 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7745 all types however.
7746
7747 ::
7748
7749       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7750       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7751       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7752       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7753       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7754
7755 Overview:
7756 """""""""
7757
7758 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7759 nearest integer.
7760
7761 Arguments:
7762 """"""""""
7763
7764 The argument and return value are floating point numbers of the same
7765 type.
7766
7767 Semantics:
7768 """"""""""
7769
7770 This function returns the same values as the libm ``round``
7771 functions would, and handles error conditions in the same way.
7772
7773 Bit Manipulation Intrinsics
7774 ---------------------------
7775
7776 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7777 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7778
7779 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7781
7782 Syntax:
7783 """""""
7784
7785 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7786 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7787
7788 ::
7789
7790       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7791       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7792       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7793
7794 Overview:
7795 """""""""
7796
7797 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7798 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7799 These are useful for performing operations on data that is not in the
7800 target's native byte order.
7801
7802 Semantics:
7803 """"""""""
7804
7805 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7806 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7807 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7808 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7809 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7810 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7811 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7812 respectively).
7813
7814 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7816
7817 Syntax:
7818 """""""
7819
7820 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7821 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7822 support all bit widths or vector types, however.
7823
7824 ::
7825
7826       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7827       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7828       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7829       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7830       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7831       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7832
7833 Overview:
7834 """""""""
7835
7836 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7837 in a value.
7838
7839 Arguments:
7840 """"""""""
7841
7842 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7843 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7844 match the argument type.
7845
7846 Semantics:
7847 """"""""""
7848
7849 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7850 each element of a vector.
7851
7852 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7854
7855 Syntax:
7856 """""""
7857
7858 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7859 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7860 targets support all bit widths or vector types, however.
7861
7862 ::
7863
7864       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7865       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7866       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7867       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7868       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7869       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7870
7871 Overview:
7872 """""""""
7873
7874 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7875 leading zeros in a variable.
7876
7877 Arguments:
7878 """"""""""
7879
7880 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7881 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7882 type must match the first argument type.
7883
7884 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7885 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7886 defined result. Historically some architectures did not provide a
7887 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7888 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7889
7890 Semantics:
7891 """"""""""
7892
7893 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7894 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7895 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7896 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7897 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7898
7899 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7901
7902 Syntax:
7903 """""""
7904
7905 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7906 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7907 support all bit widths or vector types, however.
7908
7909 ::
7910
7911       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7912       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7913       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7914       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7915       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7916       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7917
7918 Overview:
7919 """""""""
7920
7921 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7922 trailing zeros.
7923
7924 Arguments:
7925 """"""""""
7926
7927 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7928 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7929 type must match the first argument type.
7930
7931 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7932 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7933 defined result. Historically some architectures did not provide a
7934 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7935 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7936
7937 Semantics:
7938 """"""""""
7939
7940 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7941 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7942 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7943 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7944 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7945
7946 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7947 -----------------------------------
7948
7949 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7950
7951 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7953
7954 Syntax:
7955 """""""
7956
7957 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7958 on any integer bit width.
7959
7960 ::
7961
7962       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7963       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7964       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7965
7966 Overview:
7967 """""""""
7968
7969 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7970 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7971 occurred during the signed summation.
7972
7973 Arguments:
7974 """"""""""
7975
7976 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7977 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7978 bit width. The second element of the result structure must be of type
7979 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7980 addition.
7981
7982 Semantics:
7983 """"""""""
7984
7985 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7986 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7987 first element of which is the signed summation, and the second element
7988 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7989 overflow.
7990
7991 Examples:
7992 """""""""
7993
7994 .. code-block:: llvm
7995
7996       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7997       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7998       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7999       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8000
8001 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8003
8004 Syntax:
8005 """""""
8006
8007 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8008 on any integer bit width.
8009
8010 ::
8011
8012       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8013       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8014       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8015
8016 Overview:
8017 """""""""
8018
8019 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8020 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8021 occurred during the unsigned summation.
8022
8023 Arguments:
8024 """"""""""
8025
8026 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8027 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8028 bit width. The second element of the result structure must be of type
8029 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8030 addition.
8031
8032 Semantics:
8033 """"""""""
8034
8035 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8036 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8037 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8038 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8039
8040 Examples:
8041 """""""""
8042
8043 .. code-block:: llvm
8044
8045       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8046       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8047       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8048       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8049
8050 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8051 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8052
8053 Syntax:
8054 """""""
8055
8056 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8057 on any integer bit width.
8058
8059 ::
8060
8061       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8062       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8063       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8064
8065 Overview:
8066 """""""""
8067
8068 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8069 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8070 overflow occurred during the signed subtraction.
8071
8072 Arguments:
8073 """"""""""
8074
8075 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8076 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8077 bit width. The second element of the result structure must be of type
8078 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8079 subtraction.
8080
8081 Semantics:
8082 """"""""""
8083
8084 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8085 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8086 first element of which is the subtraction, and the second element of
8087 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8088 overflow.
8089
8090 Examples:
8091 """""""""
8092
8093 .. code-block:: llvm
8094
8095       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8096       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8097       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8098       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8099
8100 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8102
8103 Syntax:
8104 """""""
8105
8106 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8107 on any integer bit width.
8108
8109 ::
8110
8111       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8112       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8113       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8114
8115 Overview:
8116 """""""""
8117
8118 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8119 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8120 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8121
8122 Arguments:
8123 """"""""""
8124
8125 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8126 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8127 bit width. The second element of the result structure must be of type
8128 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8129 subtraction.
8130
8131 Semantics:
8132 """"""""""
8133
8134 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8135 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8136 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8137 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8138 overflow.
8139
8140 Examples:
8141 """""""""
8142
8143 .. code-block:: llvm
8144
8145       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8146       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8147       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8148       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8149
8150 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8152
8153 Syntax:
8154 """""""
8155
8156 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8157 on any integer bit width.
8158
8159 ::
8160
8161       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8162       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8163       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8164
8165 Overview:
8166 """""""""
8167
8168 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8169 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8170 overflow occurred during the signed multiplication.
8171
8172 Arguments:
8173 """"""""""
8174
8175 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8176 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8177 bit width. The second element of the result structure must be of type
8178 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8179 multiplication.
8180
8181 Semantics:
8182 """"""""""
8183
8184 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8185 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8186 the first element of which is the multiplication, and the second element
8187 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8188 overflow.
8189
8190 Examples:
8191 """""""""
8192
8193 .. code-block:: llvm
8194
8195       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8196       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8197       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8198       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8199
8200 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8202
8203 Syntax:
8204 """""""
8205
8206 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8207 on any integer bit width.
8208
8209 ::
8210
8211       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8212       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8213       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8214
8215 Overview:
8216 """""""""
8217
8218 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8219 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8220 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8221
8222 Arguments:
8223 """"""""""
8224
8225 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8226 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8227 bit width. The second element of the result structure must be of type
8228 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8229 multiplication.
8230
8231 Semantics:
8232 """"""""""
8233
8234 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8235 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8236 the first element of which is the multiplication, and the second
8237 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8238 resulted in an overflow.
8239
8240 Examples:
8241 """""""""
8242
8243 .. code-block:: llvm
8244
8245       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8246       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8247       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8248       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8249
8250 Specialised Arithmetic Intrinsics
8251 ---------------------------------
8252
8253 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8255
8256 Syntax:
8257 """""""
8258
8259 ::
8260
8261       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8262       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8263
8264 Overview:
8265 """""""""
8266
8267 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8268 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8269 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8270 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8271 and add instructions.
8272
8273 Arguments:
8274 """"""""""
8275
8276 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8277 multiplicands, a and b, and an addend c.
8278
8279 Semantics:
8280 """"""""""
8281
8282 The expression:
8283
8284 ::
8285
8286       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8287
8288 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8289 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8290 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8291 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8292 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8293
8294 Examples:
8295 """""""""
8296
8297 .. code-block:: llvm
8298
8299       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8300
8301 Half Precision Floating Point Intrinsics
8302 ----------------------------------------
8303
8304 For most target platforms, half precision floating point is a
8305 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8306 but does not support computation in the format.
8307
8308 This means that code must first load the half-precision floating point
8309 value as an i16, then convert it to float with
8310 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8311 then be performed on the float value (including extending to double
8312 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8313 if needed, then converted to i16 with
8314 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8315 i16 value.
8316
8317 .. _int_convert_to_fp16:
8318
8319 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8321
8322 Syntax:
8323 """""""
8324
8325 ::
8326
8327       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8328
8329 Overview:
8330 """""""""
8331
8332 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8333 from single precision floating point format to half precision floating
8334 point format.
8335
8336 Arguments:
8337 """"""""""
8338
8339 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8340 converted.
8341
8342 Semantics:
8343 """"""""""
8344
8345 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8346 from single precision floating point format to half precision floating
8347 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8348 converted number.
8349
8350 Examples:
8351 """""""""
8352
8353 .. code-block:: llvm
8354
8355       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8356       store i16 %res, i16* @x, align 2
8357
8358 .. _int_convert_from_fp16:
8359
8360 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8362
8363 Syntax:
8364 """""""
8365
8366 ::
8367
8368       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8369
8370 Overview:
8371 """""""""
8372
8373 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8374 conversion from half precision floating point format to single precision
8375 floating point format.
8376
8377 Arguments:
8378 """"""""""
8379
8380 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8381 converted.
8382
8383 Semantics:
8384 """"""""""
8385
8386 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8387 conversion from half single precision floating point format to single
8388 precision floating point format. The input half-float value is
8389 represented by an ``i16`` value.
8390
8391 Examples:
8392 """""""""
8393
8394 .. code-block:: llvm
8395
8396       %a = load i16* @x, align 2
8397       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8398
8399 Debugger Intrinsics
8400 -------------------
8401
8402 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8403 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8404 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8405 document.
8406
8407 Exception Handling Intrinsics
8408 -----------------------------
8409
8410 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8411 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8412 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8413
8414 .. _int_trampoline:
8415
8416 Trampoline Intrinsics
8417 ---------------------
8418
8419 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8420 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8421 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8422 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8423 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8424 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8425 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8426 extension.
8427
8428 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8429 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8430 It can be created as follows:
8431
8432 .. code-block:: llvm
8433
8434       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8435       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8436       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8437       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8438       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8439
8440 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8441 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8442
8443 .. _int_it:
8444
8445 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8447
8448 Syntax:
8449 """""""
8450
8451 ::
8452
8453       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8454
8455 Overview:
8456 """""""""
8457
8458 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8459 turning it into a trampoline.
8460
8461 Arguments:
8462 """"""""""
8463
8464 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8465 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8466 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8467 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8468 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8469 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8470 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8471 bitcast to an ``i8*``.
8472
8473 Semantics:
8474 """"""""""
8475
8476 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8477 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8478 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8479 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8480 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8481 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8482 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8483 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8484 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8485 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8486 modified, then the effect of any later call to the returned function
8487 pointer is undefined.
8488
8489 .. _int_at:
8490
8491 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8493
8494 Syntax:
8495 """""""
8496
8497 ::
8498
8499       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8500
8501 Overview:
8502 """""""""
8503
8504 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8505 a trampoline (passed as ``tramp``).
8506
8507 Arguments:
8508 """"""""""
8509
8510 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8511 code filled in by a previous call to
8512 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8513
8514 Semantics:
8515 """"""""""
8516
8517 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8518 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8519 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8520 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8521 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8522
8523 Memory Use Markers
8524 ------------------
8525
8526 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8527 memory objects and ranges where variables are immutable.
8528
8529 .. _int_lifestart:
8530
8531 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8533
8534 Syntax:
8535 """""""
8536
8537 ::
8538
8539       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8540
8541 Overview:
8542 """""""""
8543
8544 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8545 object's lifetime.
8546
8547 Arguments:
8548 """"""""""
8549
8550 The first argument is a constant integer representing the size of the
8551 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8552 to the object.
8553
8554 Semantics:
8555 """"""""""
8556
8557 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8558 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8559 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8560 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8561
8562 .. _int_lifeend:
8563
8564 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8566
8567 Syntax:
8568 """""""
8569
8570 ::
8571
8572       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8573
8574 Overview:
8575 """""""""
8576
8577 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8578 object's lifetime.
8579
8580 Arguments:
8581 """"""""""
8582
8583 The first argument is a constant integer representing the size of the
8584 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8585 to the object.
8586
8587 Semantics:
8588 """"""""""
8589
8590 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8591 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8592 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8593 object following this intrinsic may be removed as dead.
8594
8595 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8597
8598 Syntax:
8599 """""""
8600
8601 ::
8602
8603       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8604
8605 Overview:
8606 """""""""
8607
8608 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8609 a memory object will not change.
8610
8611 Arguments:
8612 """"""""""
8613
8614 The first argument is a constant integer representing the size of the
8615 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8616 to the object.
8617
8618 Semantics:
8619 """"""""""
8620
8621 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8622 the return value, the referenced memory location is constant and
8623 unchanging.
8624
8625 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8627
8628 Syntax:
8629 """""""
8630
8631 ::
8632
8633       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8634
8635 Overview:
8636 """""""""
8637
8638 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8639 memory object are mutable.
8640
8641 Arguments:
8642 """"""""""
8643
8644 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8645 The second argument is a constant integer representing the size of the
8646 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8647 pointer to the object.
8648
8649 Semantics:
8650 """"""""""
8651
8652 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8653
8654 General Intrinsics
8655 ------------------
8656
8657 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8658 purpose.
8659
8660 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8662
8663 Syntax:
8664 """""""
8665
8666 ::
8667
8668       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8669
8670 Overview:
8671 """""""""
8672
8673 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8674
8675 Arguments:
8676 """"""""""
8677
8678 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8679 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8680 source file name, and the last argument is the line number.
8681
8682 Semantics:
8683 """"""""""
8684
8685 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8686 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8687 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8688 ignored by code generation and optimization.
8689
8690 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8692
8693 Syntax:
8694 """""""
8695
8696 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8697 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8698 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8699 '``0``'.
8700
8701 ::
8702
8703       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8704       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8705       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8706       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8707       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8708
8709 Overview:
8710 """""""""
8711
8712 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8713
8714 Arguments:
8715 """"""""""
8716
8717 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8718 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8719 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8720 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8721
8722 Semantics:
8723 """"""""""
8724
8725 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8726 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8727 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8728 generation and optimization.
8729
8730 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8732
8733 Syntax:
8734 """""""
8735
8736 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8737 any integer bit width.
8738
8739 ::
8740
8741       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8742       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8743       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8744       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8745       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8746
8747 Overview:
8748 """""""""
8749
8750 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8751
8752 Arguments:
8753 """"""""""
8754
8755 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8756 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8757 global string which is the source file name, and the last argument is
8758 the line number. It returns the value of the first argument.
8759
8760 Semantics:
8761 """"""""""
8762
8763 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8764 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8765 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8766 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8767
8768 '``llvm.trap``' Intrinsic
8769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8770
8771 Syntax:
8772 """""""
8773
8774 ::
8775
8776       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8777
8778 Overview:
8779 """""""""
8780
8781 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8782
8783 Arguments:
8784 """"""""""
8785
8786 None.
8787
8788 Semantics:
8789 """"""""""
8790
8791 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8792 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8793 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8794
8795 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8797
8798 Syntax:
8799 """""""
8800
8801 ::
8802
8803       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8804
8805 Overview:
8806 """""""""
8807
8808 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8809
8810 Arguments:
8811 """"""""""
8812
8813 None.
8814
8815 Semantics:
8816 """"""""""
8817
8818 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8819 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8820 debugger.
8821
8822 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8824
8825 Syntax:
8826 """""""
8827
8828 ::
8829
8830       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8831
8832 Overview:
8833 """""""""
8834
8835 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8836 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8837 is placed on the stack before local variables.
8838
8839 Arguments:
8840 """"""""""
8841
8842 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8843 The first argument is the value loaded from the stack guard
8844 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8845 enough space to hold the value of the guard.
8846
8847 Semantics:
8848 """"""""""
8849
8850 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8851 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8852 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8853 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8854 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8855 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8856 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8857
8858 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8859 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8860
8861 Syntax:
8862 """""""
8863
8864 ::
8865
8866       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8867
8868 Overview:
8869 """""""""
8870
8871 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8872 created stack protector and if they are not equal calls the
8873 ``__stack_chk_fail()`` function.
8874
8875 Arguments:
8876 """"""""""
8877
8878 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8879 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8880
8881 Semantics:
8882 """"""""""
8883
8884 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8885 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8886 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8887
8888 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8889 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8890 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8891 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8892 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8893 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8894 codegen after the tail call decision has occurred.
8895
8896 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8898
8899 Syntax:
8900 """""""
8901
8902 ::
8903
8904       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8905       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8906
8907 Overview:
8908 """""""""
8909
8910 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8911 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8912 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8913 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8914 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8915 other object.
8916
8917 Arguments:
8918 """"""""""
8919
8920 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8921 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8922 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8923 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8924 only accepts constants.
8925
8926 Semantics:
8927 """"""""""
8928
8929 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8930 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8931 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8932 on the ``min`` argument).
8933
8934 '``llvm.expect``' Intrinsic
8935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8936
8937 Syntax:
8938 """""""
8939
8940 ::
8941
8942       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8943       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8944
8945 Overview:
8946 """""""""
8947
8948 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8949 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8950
8951 Arguments:
8952 """"""""""
8953
8954 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8955 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8956 constant value, variables are not allowed.
8957
8958 Semantics:
8959 """"""""""
8960
8961 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8962
8963 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8965
8966 Syntax:
8967 """""""
8968
8969 ::
8970
8971       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8972
8973 Overview:
8974 """""""""
8975
8976 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8977 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8978
8979 Arguments:
8980 """"""""""
8981
8982 None.
8983
8984 Semantics:
8985 """"""""""
8986
8987 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8988 by codegen.
8989
8990 Stack Map Intrinsics
8991 --------------------
8992
8993 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
8994 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
8995 are described in :doc:`StackMaps`.