Update LangRef to emphasize the difference between "coldcc" and "preserve_mostcc".
[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. Furthermore the inliner doesn't consider such function
316     calls for inlining.
317 "``cc 10``" - GHC convention
318     This calling convention has been implemented specifically for use by
319     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
320     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
321     by disabling callee save registers. This calling convention should
322     not be used lightly but only for specific situations such as an
323     alternative to the *register pinning* performance technique often
324     used when implementing functional programming languages. At the
325     moment only X86 supports this convention and it has the following
326     limitations:
327
328     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
329        floating point types are supported.
330     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
331        floating point parameters.
332
333     This calling convention supports `tail call
334     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
335     caller and callee are using it.
336 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
337     This calling convention has been implemented specifically for use by
338     the `High-Performance Erlang
339     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
340     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
341     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
342     registers for argument passing than the ordinary C calling
343     convention and defines no callee-saved registers. The calling
344     convention properly supports `tail call
345     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
346     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
347     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
348     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
349     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
350     bit).
351 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
352     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
353     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
354     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
355     platform's customary return register.
356 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
357     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
358     sequence in place of a call site. This convention forces the call
359     arguments into registers but allows them to be dynamcially
360     allocated. This can currently only be used with calls to
361     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
362     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
363 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
364     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
365     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
366     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
367     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
368     burden of saving and recovering a large register set before and after the
369     call in the caller.
370
371     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
372       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
373       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
374
375     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
376     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
377     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
378     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
379     registers, which haven't already been saved by the caller. The
380     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
381     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
382     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
383     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
384     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
385     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
386
387     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
388     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
389     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
390     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
391     by other runtimes in the future too. The current implementation only
392     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
393     future.
394 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
395     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
396     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
397     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
398     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
399     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
400     recovering a large register set before and after the call in the caller.
401
402     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
403       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
404       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
405
406     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
407     that don't need to call out to any other functions.
408
409     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
410     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
411     experimental at this time.
412 "``cc <n>``" - Numbered convention
413     Any calling convention may be specified by number, allowing
414     target-specific calling conventions to be used. Target specific
415     calling conventions start at 64.
416
417 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
418 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
419 convention.
420
421 .. _visibilitystyles:
422
423 Visibility Styles
424 -----------------
425
426 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
427 styles:
428
429 "``default``" - Default style
430     On targets that use the ELF object file format, default visibility
431     means that the declaration is visible to other modules and, in
432     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
433     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
434     to other modules. Default visibility corresponds to "external
435     linkage" in the language.
436 "``hidden``" - Hidden style
437     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
438     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
439     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
440     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
441     library) can reference it directly.
442 "``protected``" - Protected style
443     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
444     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
445     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
446     cannot be overridden by another module.
447
448 .. _namedtypes:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 Named Types
470 -----------
471
472 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
473 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
474 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
475 specification is:
476
477 .. code-block:: llvm
478
479     %mytype = type { %mytype*, i32 }
480
481 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
482 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
483 expected with the syntax "%mytype".
484
485 Note that type names are aliases for the structural type that they
486 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
487 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
488 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
489 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
490 render all types of a particular shape. This means that if you have code
491 where two different source types end up having the same LLVM type, that
492 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
493 an important design point and isn't going to change.
494
495 .. _globalvars:
496
497 Global Variables
498 ----------------
499
500 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
501 instead of run-time.
502
503 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
504 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
505
506 Global variables in other translation units can also be declared, in which
507 case they don't have an initializer.
508
509 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
510 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
511 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
512 TLS model may be specified:
513
514 ``localdynamic``
515     For variables that are only used within the current shared library.
516 ``initialexec``
517     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
518 ``localexec``
519     For variables defined in the executable and only used within it.
520
521 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
522 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
523 more information on under which circumstances the different models may
524 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
525 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
526
527 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
528 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
529 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
530 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
531 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
532 variable.
533
534 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
535 constant, even if the final definition of the global is not. This
536 capability can be used to enable slightly better optimization of the
537 program, but requires the language definition to guarantee that
538 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
539 units that do not include the definition.
540
541 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
542 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
543 always define a pointer to their "content" type because they describe a
544 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
545 pointers.
546
547 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
548 that the address is not significant, only the content. Constants marked
549 like this can be merged with other constants if they have the same
550 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
551 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
552 whose address is significant.
553
554 A global variable may be declared to reside in a target-specific
555 numbered address space. For targets that support them, address spaces
556 may affect how optimizations are performed and/or what target
557 instructions are used to access the variable. The default address space
558 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
559
560 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
561 target supports it, it will emit globals to the section specified.
562
563 By default, global initializers are optimized by assuming that global
564 variables defined within the module are not modified from their
565 initial values before the start of the global initializer.  This is
566 true even for variables potentially accessible from outside the
567 module, including those with external linkage or appearing in
568 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
569 by marking the variable with ``externally_initialized``.
570
571 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
572 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
573 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
574 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
575 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
576 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
577 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
578 assume that the globals are densely packed in their section and try to
579 iterate over them as an array, alignment padding would break this
580 iteration.
581
582 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
583
584 Syntax::
585
586     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
587                          [AddrSpace] [unnamed_addr] [ExternallyInitialized]
588                          <global | constant> <Type>
589                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
590
591 For example, the following defines a global in a numbered address space
592 with an initializer, section, and alignment:
593
594 .. code-block:: llvm
595
596     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
597
598 The following example just declares a global variable
599
600 .. code-block:: llvm
601
602    @G = external global i32
603
604 The following example defines a thread-local global with the
605 ``initialexec`` TLS model:
606
607 .. code-block:: llvm
608
609     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
610
611 .. _functionstructure:
612
613 Functions
614 ---------
615
616 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
617 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
618 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
619 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
620 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
621 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
622 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
623 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
624 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
625 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
626 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
627
628 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
629 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
630 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
631 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
632 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
633 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
634 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
635 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
636
637 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
638 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
639 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
640 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
641 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
642 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
643 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
644 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
645 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
646
647 The first basic block in a function is special in two ways: it is
648 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
649 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
650 the entry block of a function). Because the block can have no
651 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
652
653 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
654 target supports it, it will emit functions to the section specified.
655
656 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
657 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
658 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
659 is specified, the function is forced to have at least that much
660 alignment. All alignments must be a power of 2.
661
662 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
663 be significant and two identical functions can be merged.
664
665 Syntax::
666
667     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
668            [cconv] [ret attrs]
669            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
670            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
671            [gc] [prefix Constant] { ... }
672
673 .. _langref_aliases:
674
675 Aliases
676 -------
677
678 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
679 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
680 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
681 :ref:`visibility style <visibility>`, and an optional :ref:`DLL storage class
682 <dllstorageclass>`.
683
684 Syntax::
685
686     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
687
688 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
689 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
690 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
691 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
692 alias.
693
694 .. _namedmetadatastructure:
695
696 Named Metadata
697 --------------
698
699 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
700 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
701 operands for a named metadata.
702
703 Syntax::
704
705     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
706     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
707     !1 = metadata !{metadata !"one"}
708     !2 = metadata !{metadata !"two"}
709     ; A named metadata.
710     !name = !{!0, !1, !2}
711
712 .. _paramattrs:
713
714 Parameter Attributes
715 --------------------
716
717 The return type and each parameter of a function type may have a set of
718 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
719 used to communicate additional information about the result or
720 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
721 of the function, not of the function type, so functions with different
722 parameter attributes can have the same function type.
723
724 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
725 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
726 For example:
727
728 .. code-block:: llvm
729
730     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
731     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
732     declare signext i8 @returns_signed_char()
733
734 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
735 ``readonly``) come immediately after the argument list.
736
737 Currently, only the following parameter attributes are defined:
738
739 ``zeroext``
740     This indicates to the code generator that the parameter or return
741     value should be zero-extended to the extent required by the target's
742     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
743     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
744 ``signext``
745     This indicates to the code generator that the parameter or return
746     value should be sign-extended to the extent required by the target's
747     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
748     the callee (for a return value).
749 ``inreg``
750     This indicates that this parameter or return value should be treated
751     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
752     a function call or return (usually, by putting it in a register as
753     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
754     two different kinds of registers). Use of this attribute is
755     target-specific.
756 ``byval``
757     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
758     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
759     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
760     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
761     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
762     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
763     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
764     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
765     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
766     values.
767
768     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
769     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
770     form and the known alignment of the pointer specified to the call
771     site. If the alignment is not specified, then the code generator
772     makes a target-specific assumption.
773
774 .. _attr_inalloca:
775
776 ``inalloca``
777
778 .. Warning:: This feature is unstable and not fully implemented.
779
780     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
781     address of all stack-allocated arguments to a ``call`` or ``invoke``
782     before it executes.  It is similar to ``byval`` in that it is used
783     to pass arguments by value, but it guarantees that the argument will
784     not be copied.
785
786     To be :ref:`well formed <wellformed>`, an alloca may be used as an
787     ``inalloca`` argument at most once.  The attribute can only be
788     applied to the last parameter, and it guarantees that they are
789     passed in memory.  The ``inalloca`` attribute cannot be used in
790     conjunction with other attributes that affect argument storage, like
791     ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The ``inalloca`` stack
792     space is considered to be clobbered by any call that uses it, so any
793     ``inalloca`` parameters cannot be marked ``readonly``.
794
795     When the call site is reached, the argument allocation must have
796     been the most recent stack allocation that is still live, or the
797     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
798     space after an argument allocation and before its call site, but it
799     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
800     <int_stackrestore>`.
801
802     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
803     attribute.
804
805 ``sret``
806     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
807     structure that is the return value of the function in the source
808     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
809     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
810     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
811     the first parameter. This is not a valid attribute for return
812     values.
813 ``noalias``
814     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
815     the argument or return value do not alias pointer values which are
816     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
817     call to the parent function, dependencies between memory references
818     from before or after the call and from those during the call are
819     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
820     value used in that call. The caller shares the responsibility with
821     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
822     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
823     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
824
825     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
826     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
827     though it is slightly weaker.
828
829     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
830     while LLVM's ``noalias`` is.
831 ``nocapture``
832     This indicates that the callee does not make any copies of the
833     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
834     attribute for return values.
835
836 .. _nest:
837
838 ``nest``
839     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
840     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
841     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
842
843 ``returned``
844     This indicates that the function always returns the argument as its return
845     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
846     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
847     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
848     the callee. The parameter and the function return type must be valid
849     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
850     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
851
852 .. _gc:
853
854 Garbage Collector Names
855 -----------------------
856
857 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
858 string:
859
860 .. code-block:: llvm
861
862     define void @f() gc "name" { ... }
863
864 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
865 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
866 support the named garbage collection algorithm.
867
868 .. _prefixdata:
869
870 Prefix Data
871 -----------
872
873 Prefix data is data associated with a function which the code generator
874 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
875 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
876 specific functions and make it available through the function pointer while
877 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
878 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
879 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
880 of the prefix data.
881
882 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
883 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
884 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
885 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
886 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
887 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
888 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
889 makes the format of the prefix data highly target dependent.
890
891 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
892 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
893 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
894 of the prefix data.
895
896 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
897 which encodes the ``nop`` instruction:
898
899 .. code-block:: llvm
900
901     define void @f() prefix i8 144 { ... }
902
903 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
904 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
905 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
906
907 .. code-block:: llvm
908
909     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
910
911     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
912
913 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
914 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
915 optimizers but will not be emitted in the object file.
916
917 .. _attrgrp:
918
919 Attribute Groups
920 ----------------
921
922 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
923 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
924 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
925 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
926 group will capture the important command line flags used to build that file.
927
928 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
929 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
930 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
931 different groups are merged.
932
933 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
934 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
935
936 .. code-block:: llvm
937
938    ; Target-independent attributes:
939    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
940
941    ; Target-dependent attributes:
942    attributes #1 = { "no-sse" }
943
944    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
945    define void @f() #0 #1 { ... }
946
947 .. _fnattrs:
948
949 Function Attributes
950 -------------------
951
952 Function attributes are set to communicate additional information about
953 a function. Function attributes are considered to be part of the
954 function, not of the function type, so functions with different function
955 attributes can have the same function type.
956
957 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
958 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
959 example:
960
961 .. code-block:: llvm
962
963     define void @f() noinline { ... }
964     define void @f() alwaysinline { ... }
965     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
966     define void @f() optsize { ... }
967
968 ``alignstack(<n>)``
969     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
970     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
971     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
972     parentheses.
973 ``alwaysinline``
974     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
975     this function into callers whenever possible, ignoring any active
976     inlining size threshold for this caller.
977 ``builtin``
978     This indicates that the callee function at a call site should be
979     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
980     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
981     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
982     attribute.
983 ``cold``
984     This attribute indicates that this function is rarely called. When
985     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
986     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
987     weight.
988 ``inlinehint``
989     This attribute indicates that the source code contained a hint that
990     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
991     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
992     inliner.
993 ``minsize``
994     This attribute suggests that optimization passes and code generator
995     passes make choices that keep the code size of this function as small
996     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
997     performance in order to minimize the size of the generated code.
998 ``naked``
999     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1000     function. This can have very system-specific consequences.
1001 ``nobuiltin``
1002     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1003     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1004     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1005     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1006     and on function declarations and definitions.
1007 ``noduplicate``
1008     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1009     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1010     within its parent function, but may not be duplicated within
1011     its parent function.
1012
1013     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1014     be an inlining candidate, provided that the call is not
1015     duplicated by inlining. That implies that the function has
1016     internal linkage and only has one call site, so the original
1017     call is dead after inlining.
1018 ``noimplicitfloat``
1019     This attributes disables implicit floating point instructions.
1020 ``noinline``
1021     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1022     function in any situation. This attribute may not be used together
1023     with the ``alwaysinline`` attribute.
1024 ``nonlazybind``
1025     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1026     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1027     startup time if the function is not called during program startup.
1028 ``noredzone``
1029     This attribute indicates that the code generator should not use a
1030     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1031 ``noreturn``
1032     This function attribute indicates that the function never returns
1033     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1034     function ever does dynamically return.
1035 ``nounwind``
1036     This function attribute indicates that the function never returns
1037     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1038     unwind, its runtime behavior is undefined.
1039 ``optnone``
1040     This function attribute indicates that the function is not optimized
1041     by any optimization or code generator passes with the
1042     exception of interprocedural optimization passes.
1043     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1044     attribute; this attribute is also incompatible
1045     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1046
1047     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1048     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1049     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1050     candidates for inlining into the body of this function.
1051 ``optsize``
1052     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1053     passes make choices that keep the code size of this function low,
1054     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1055     long as they do not significantly impact runtime performance.
1056 ``readnone``
1057     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1058     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1059     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1060     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1061     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1062     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1063     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1064     the ``C++`` exception throwing methods.
1065
1066     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1067     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1068     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1069 ``readonly``
1070     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1071     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1072     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1073     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1074     state that may be set in the caller. A readonly function always
1075     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1076     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1077     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1078     methods.
1079
1080     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1081     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1082     the pointer points to.
1083 ``returns_twice``
1084     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1085     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1086     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1087     functions.
1088 ``sanitize_address``
1089     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1090     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1091 ``sanitize_memory``
1092     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1093     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1094 ``sanitize_thread``
1095     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1096     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1097 ``ssp``
1098     This attribute indicates that the function should emit a stack
1099     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1100     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1101     return from the function to see if it has been overwritten. A
1102     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1103     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1104
1105     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1106     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1107     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1108       ``ssp-buffer-size``.
1109
1110     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1111     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1112     function will have an ``ssp`` attribute.
1113 ``sspreq``
1114     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1115     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1116     attribute.
1117
1118     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1119     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1120     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1121     an ``sspreq`` attribute.
1122 ``sspstrong``
1123     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1124     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1125     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1126     will enable protectors for functions with:
1127
1128     - Arrays of any size and type
1129     - Aggregates containing an array of any size and type.
1130     - Calls to alloca().
1131     - Local variables that have had their address taken.
1132
1133     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1134
1135     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1136     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1137     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1138 ``uwtable``
1139     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1140     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1141     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1142     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1143     units.
1144
1145 .. _moduleasm:
1146
1147 Module-Level Inline Assembly
1148 ----------------------------
1149
1150 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1151 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1152 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1153 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1154
1155 .. code-block:: llvm
1156
1157     module asm "inline asm code goes here"
1158     module asm "more can go here"
1159
1160 The strings can contain any character by escaping non-printable
1161 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1162 two digit hex code for the number.
1163
1164 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1165 assembly code is generated.
1166
1167 .. _langref_datalayout:
1168
1169 Data Layout
1170 -----------
1171
1172 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1173 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1174 simply:
1175
1176 .. code-block:: llvm
1177
1178     target datalayout = "layout specification"
1179
1180 The *layout specification* consists of a list of specifications
1181 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1182 with a letter and may include other information after the letter to
1183 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1184 as follows:
1185
1186 ``E``
1187     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1188     the bits with the most significance have the lowest address
1189     location.
1190 ``e``
1191     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1192     is, the bits with the least significance have the lowest address
1193     location.
1194 ``S<size>``
1195     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1196     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1197     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1198     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1199     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1200     alignment promotions.
1201 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1202     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1203     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1204     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1205     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1206     in the range [1,2^23).
1207 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1208     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1209     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1210 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1211     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1212     ``<size>``.
1213 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1214     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1215     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1216     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1217     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1218     targets.
1219 ``a:<abi>:<pref>``
1220     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1221 ``m:<mangling>``
1222     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1223     options are
1224
1225     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1226     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1227     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1228       symbols get a ``_`` prefix.
1229     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1230       functions also get a suffix based on the frame size.
1231 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1232     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1233     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1234     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1235     this set are considered to support most general arithmetic operations
1236     efficiently.
1237
1238 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1239 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1240 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1241
1242 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1243 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1244 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1245 specifications are given in this list:
1246
1247 -  ``E`` - big endian
1248 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1249 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1250    same as the default address space.
1251 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1252 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1253 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1254 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1255 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1256 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1257    alignment of 64-bits
1258 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1259 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1260 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1261 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1262 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1263 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1264 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1265
1266 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1267 following rules:
1268
1269 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1270    that specification is used.
1271 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1272    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1273    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1274    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1275    given the default specifications above, the i7 type will use the
1276    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1277    alignment of i64 (largest specified).
1278 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1279    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1280    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1281    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1282
1283 The function of the data layout string may not be what you expect.
1284 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1285 the code generator should use.
1286
1287 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1288 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1289 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1290 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1291 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1292 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1293 that require precise layout information, but this also prevents those
1294 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1295
1296 .. _langref_triple:
1297
1298 Target Triple
1299 -------------
1300
1301 A module may specify a target triple string that describes the target
1302 host. The syntax for the target triple is simply:
1303
1304 .. code-block:: llvm
1305
1306     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1307
1308 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1309 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1310
1311 ::
1312
1313     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1314     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1315
1316 This information is passed along to the backend so that it generates
1317 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1318 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1319
1320 .. _pointeraliasing:
1321
1322 Pointer Aliasing Rules
1323 ----------------------
1324
1325 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1326 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1327 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1328 to the following rules:
1329
1330 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1331    value it is *based* on.
1332 -  An address of a global variable is associated with the address range
1333    of the variable's storage.
1334 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1335    address range of the allocated storage.
1336 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1337    address.
1338 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1339    a function not defined within LLVM may be associated with address
1340    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1341    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1342    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1343
1344 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1345 following rules:
1346
1347 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1348    on the first operand of the ``getelementptr``.
1349 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1350    ``bitcast``.
1351 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1352    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1353    the pointer's value.
1354 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1355
1356 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1357 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1358
1359 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1360 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1361 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1362 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1363 alignment of the store.
1364
1365 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1366 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1367 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1368 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1369 alias analysis.
1370
1371 .. _volatile:
1372
1373 Volatile Memory Accesses
1374 ------------------------
1375
1376 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1377 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1378 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1379 volatile operations or change their order of execution relative to other
1380 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1381 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1382 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1383
1384 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1385 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1386 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1387 target-legal volatile load/store instructions.
1388
1389 .. admonition:: Rationale
1390
1391  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1392  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1393  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1394  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1395  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1396  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1397  do not violate the frontend's contract with the language.
1398
1399 .. _memmodel:
1400
1401 Memory Model for Concurrent Operations
1402 --------------------------------------
1403
1404 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1405 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1406 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1407 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1408
1409 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1410
1411 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1412 that
1413
1414 -  Is a superset of single-thread program order, and
1415 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1416    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1417    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1418    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1419    Constraints <ordering>`).
1420
1421 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1422 between a thread and signals executing inside that thread.
1423
1424 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1425 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1426 (defined) write operations (store instructions, atomic
1427 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1428 section, initialized globals are considered to have a write of the
1429 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1430 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1431 may see any write to the same byte, except:
1432
1433 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1434    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1435    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1436 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1437    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1438
1439 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1440
1441 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1442    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1443    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1444    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1445    synchronization.)
1446 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1447    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1448 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1449    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1450 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1451    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1452    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1453    constraints on how the choice is made.
1454 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1455
1456 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1457 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1458 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1459 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1460 than one instruction to read the series of bytes.
1461
1462 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1463 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1464 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1465 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1466 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1467 from an address, introducing a store can change a load that may see
1468 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1469
1470 .. _ordering:
1471
1472 Atomic Memory Ordering Constraints
1473 ----------------------------------
1474
1475 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1476 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1477 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1478 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1479 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1480 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1481 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1482 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1483 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1484 differently since they don't take an address. See that instruction's
1485 documentation for details.
1486
1487 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1488 :doc:`Atomics`.
1489
1490 ``unordered``
1491     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1492     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1493     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1494     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1495     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1496     to make them atomic in any interesting way.
1497 ``monotonic``
1498     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1499     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1500     address. All modification orders must be compatible with the
1501     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1502     orders can be combined to a global total order for the whole program
1503     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1504     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1505     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1506     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1507     happens before another atomic read of the same address, the later
1508     read must see the same value or a later value in the address's
1509     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1510     stronger) operations on the same address. If an address is written
1511     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1512     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1513     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1514     ``memory_order_relaxed``.
1515 ``acquire``
1516     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1517     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1518     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1519 ``release``
1520     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1521     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1522     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1523     complete description; see the C++0x definition of a release
1524     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1525     ``memory_order_release``.
1526 ``acq_rel`` (acquire+release)
1527     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1528     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1529 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1530     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1531     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1532     writes), there is a global total order on all
1533     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1534     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1535     modification orders of all the affected addresses. Each
1536     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1537     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1538     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1539
1540 .. _singlethread:
1541
1542 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1543 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1544 other operations running in the same thread (for example, in signal
1545 handlers).
1546
1547 .. _fastmath:
1548
1549 Fast-Math Flags
1550 ---------------
1551
1552 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1553 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1554 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1555 otherwise unsafe floating point operations
1556
1557 ``nnan``
1558    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1559    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1560    NaNs, but the value of the result is undefined.
1561
1562 ``ninf``
1563    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1564    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1565    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1566
1567 ``nsz``
1568    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1569    argument or result as insignificant.
1570
1571 ``arcp``
1572    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1573    argument rather than perform division.
1574
1575 ``fast``
1576    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1577    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1578    flag implies all the others.
1579
1580 .. _typesystem:
1581
1582 Type System
1583 ===========
1584
1585 The LLVM type system is one of the most important features of the
1586 intermediate representation. Being typed enables a number of
1587 optimizations to be performed on the intermediate representation
1588 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1589 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1590 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1591 not feasible to perform on normal three address code representations.
1592
1593 .. _t_void:
1594
1595 Void Type
1596 ---------
1597
1598 :Overview:
1599
1600
1601 The void type does not represent any value and has no size.
1602
1603 :Syntax:
1604
1605
1606 ::
1607
1608       void
1609
1610
1611 .. _t_function:
1612
1613 Function Type
1614 -------------
1615
1616 :Overview:
1617
1618
1619 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1620 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1621 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1622 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1623
1624 :Syntax:
1625
1626 ::
1627
1628       <returntype> (<parameter list>)
1629
1630 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1631 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1632 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1633 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1634 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1635 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1636
1637 :Examples:
1638
1639 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1640 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1641 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1642 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1643 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1644 | ``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. |
1645 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1646 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1647 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1648
1649 .. _t_firstclass:
1650
1651 First Class Types
1652 -----------------
1653
1654 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1655 Values of these types are the only ones which can be produced by
1656 instructions.
1657
1658 .. _t_single_value:
1659
1660 Single Value Types
1661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1662
1663 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1664
1665 .. _t_integer:
1666
1667 Integer Type
1668 """"""""""""
1669
1670 :Overview:
1671
1672 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1673 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1674 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1675
1676 :Syntax:
1677
1678 ::
1679
1680       iN
1681
1682 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1683 value.
1684
1685 Examples:
1686 *********
1687
1688 +----------------+------------------------------------------------+
1689 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1690 +----------------+------------------------------------------------+
1691 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1692 +----------------+------------------------------------------------+
1693 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1694 +----------------+------------------------------------------------+
1695
1696 .. _t_floating:
1697
1698 Floating Point Types
1699 """"""""""""""""""""
1700
1701 .. list-table::
1702    :header-rows: 1
1703
1704    * - Type
1705      - Description
1706
1707    * - ``half``
1708      - 16-bit floating point value
1709
1710    * - ``float``
1711      - 32-bit floating point value
1712
1713    * - ``double``
1714      - 64-bit floating point value
1715
1716    * - ``fp128``
1717      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1718
1719    * - ``x86_fp80``
1720      -  80-bit floating point value (X87)
1721
1722    * - ``ppc_fp128``
1723      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1724
1725 .. _t_x86mmx:
1726
1727 X86mmx Type
1728 """""""""""
1729
1730 :Overview:
1731
1732 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1733 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1734 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1735 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1736 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1737 of this type.
1738
1739 :Syntax:
1740
1741 ::
1742
1743       x86mmx
1744
1745
1746 .. _t_pointer:
1747
1748 Pointer Type
1749 """"""""""""
1750
1751 :Overview:
1752
1753 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1754 commonly used to reference objects in memory.
1755
1756 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1757 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1758 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1759 are target-specific.
1760
1761 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1762 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1763
1764 :Syntax:
1765
1766 ::
1767
1768       <type> *
1769
1770 :Examples:
1771
1772 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1773 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1774 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1775 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1776 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1777 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1778 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1779
1780 .. _t_vector:
1781
1782 Vector Type
1783 """""""""""
1784
1785 :Overview:
1786
1787 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1788 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1789 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1790 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1791 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1792
1793 :Syntax:
1794
1795 ::
1796
1797       < <# elements> x <elementtype> >
1798
1799 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1800 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1801 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1802
1803 :Examples:
1804
1805 +-------------------+--------------------------------------------------+
1806 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1807 +-------------------+--------------------------------------------------+
1808 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1809 +-------------------+--------------------------------------------------+
1810 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1811 +-------------------+--------------------------------------------------+
1812 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1813 +-------------------+--------------------------------------------------+
1814
1815 .. _t_label:
1816
1817 Label Type
1818 ^^^^^^^^^^
1819
1820 :Overview:
1821
1822 The label type represents code labels.
1823
1824 :Syntax:
1825
1826 ::
1827
1828       label
1829
1830 .. _t_metadata:
1831
1832 Metadata Type
1833 ^^^^^^^^^^^^^
1834
1835 :Overview:
1836
1837 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1838 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1839
1840 :Syntax:
1841
1842 ::
1843
1844       metadata
1845
1846 .. _t_aggregate:
1847
1848 Aggregate Types
1849 ^^^^^^^^^^^^^^^
1850
1851 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1852 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1853 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1854 aggregate types.
1855
1856 .. _t_array:
1857
1858 Array Type
1859 """"""""""
1860
1861 :Overview:
1862
1863 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1864 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1865 elements) and an underlying data type.
1866
1867 :Syntax:
1868
1869 ::
1870
1871       [<# elements> x <elementtype>]
1872
1873 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1874 be any type with a size.
1875
1876 :Examples:
1877
1878 +------------------+--------------------------------------+
1879 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1880 +------------------+--------------------------------------+
1881 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1882 +------------------+--------------------------------------+
1883 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1884 +------------------+--------------------------------------+
1885
1886 Here are some examples of multidimensional arrays:
1887
1888 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1889 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1890 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1891 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1892 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1893 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1894 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1895
1896 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1897 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1898 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1899 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1900 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1901 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1902 example.
1903
1904 .. _t_struct:
1905
1906 Structure Type
1907 """"""""""""""
1908
1909 :Overview:
1910
1911 The structure type is used to represent a collection of data members
1912 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1913 a size.
1914
1915 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1916 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1917 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1918 '``insertvalue``' instructions.
1919
1920 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1921 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1922 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1923 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1924 required to match what the underlying code generator expects.
1925
1926 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1927 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1928 identified types are always defined at the top level with a name.
1929 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1930 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1931 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1932
1933 :Syntax:
1934
1935 ::
1936
1937       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1938       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1939
1940 :Examples:
1941
1942 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1943 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1944 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1945 | ``{ 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``.  |
1946 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1947 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1948 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1949
1950 .. _t_opaque:
1951
1952 Opaque Structure Types
1953 """"""""""""""""""""""
1954
1955 :Overview:
1956
1957 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1958 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1959 notion of a forward declared structure.
1960
1961 :Syntax:
1962
1963 ::
1964
1965       %X = type opaque
1966       %52 = type opaque
1967
1968 :Examples:
1969
1970 +--------------+-------------------+
1971 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1972 +--------------+-------------------+
1973
1974 Constants
1975 =========
1976
1977 LLVM has several different basic types of constants. This section
1978 describes them all and their syntax.
1979
1980 Simple Constants
1981 ----------------
1982
1983 **Boolean constants**
1984     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1985     of the ``i1`` type.
1986 **Integer constants**
1987     Standard integers (such as '4') are constants of the
1988     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1989     integer types.
1990 **Floating point constants**
1991     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1992     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1993     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1994     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1995     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1996     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1997     point <t_floating>` type.
1998 **Null pointer constants**
1999     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2000     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2001
2002 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2003 floating point constants. For example, the form
2004 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2005 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2006 constants are required (and the only time that they are generated by the
2007 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2008 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2009 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2010 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2011 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2012
2013 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2014 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2015 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2016 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2017 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2018 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2019 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2020 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2021 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2022 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2023 will only work if they match the long double format on your target.
2024 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2025 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2026 (sign bit at the left).
2027
2028 There are no constants of type x86mmx.
2029
2030 .. _complexconstants:
2031
2032 Complex Constants
2033 -----------------
2034
2035 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2036 constants and smaller complex constants.
2037
2038 **Structure constants**
2039     Structure constants are represented with notation similar to
2040     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2041     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2042     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2043     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2044     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2045     must match those specified by the type.
2046 **Array constants**
2047     Array constants are represented with notation similar to array type
2048     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2049     square brackets (``[]``)). For example:
2050     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2051     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2052     match those specified by the type.
2053 **Vector constants**
2054     Vector constants are represented with notation similar to vector
2055     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2056     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2057     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2058     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2059     elements must match those specified by the type.
2060 **Zero initialization**
2061     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2062     value to zero of *any* type, including scalar and
2063     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2064     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2065     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2066 **Metadata node**
2067     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2068     type <t_metadata>`. For example:
2069     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2070     constants that are meant to be interpreted as part of the
2071     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2072     information such as debug info.
2073
2074 Global Variable and Function Addresses
2075 --------------------------------------
2076
2077 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2078 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2079 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2080 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2081 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2082 file:
2083
2084 .. code-block:: llvm
2085
2086     @X = global i32 17
2087     @Y = global i32 42
2088     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2089
2090 .. _undefvalues:
2091
2092 Undefined Values
2093 ----------------
2094
2095 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2096 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2097 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2098 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2099
2100 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2101 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2102 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2103 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2104
2105 .. code-block:: llvm
2106
2107       %A = add %X, undef
2108       %B = sub %X, undef
2109       %C = xor %X, undef
2110     Safe:
2111       %A = undef
2112       %B = undef
2113       %C = undef
2114
2115 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2116 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2117
2118 .. code-block:: llvm
2119
2120       %A = or %X, undef
2121       %B = and %X, undef
2122     Safe:
2123       %A = -1
2124       %B = 0
2125     Unsafe:
2126       %A = undef
2127       %B = undef
2128
2129 These logical operations have bits that are not always affected by the
2130 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2131 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2132 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2133 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2134 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2135 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2136 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2137 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2138
2139 .. code-block:: llvm
2140
2141       %A = select undef, %X, %Y
2142       %B = select undef, 42, %Y
2143       %C = select %X, %Y, undef
2144     Safe:
2145       %A = %X     (or %Y)
2146       %B = 42     (or %Y)
2147       %C = %Y
2148     Unsafe:
2149       %A = undef
2150       %B = undef
2151       %C = undef
2152
2153 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2154 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2155 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2156 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2157 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2158 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2159 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2160
2161 .. code-block:: llvm
2162
2163       %A = xor undef, undef
2164
2165       %B = undef
2166       %C = xor %B, %B
2167
2168       %D = undef
2169       %E = icmp lt %D, 4
2170       %F = icmp gte %D, 4
2171
2172     Safe:
2173       %A = undef
2174       %B = undef
2175       %C = undef
2176       %D = undef
2177       %E = undef
2178       %F = undef
2179
2180 This example points out that two '``undef``' operands are not
2181 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2182 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2183 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2184 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2185 its value over its "live range". This is true because the variable
2186 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2187 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2188 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2189 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2190 uses with" concept would not hold.
2191
2192 .. code-block:: llvm
2193
2194       %A = fdiv undef, %X
2195       %B = fdiv %X, undef
2196     Safe:
2197       %A = undef
2198     b: unreachable
2199
2200 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2201 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2202 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2203 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2204 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2205 However, in the second example, we can make a more aggressive
2206 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2207 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2208 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2209 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2210 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2211 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2212
2213 .. code-block:: llvm
2214
2215     a:  store undef -> %X
2216     b:  store %X -> undef
2217     Safe:
2218     a: <deleted>
2219     b: unreachable
2220
2221 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2222 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2223 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2224 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2225 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2226
2227 .. _poisonvalues:
2228
2229 Poison Values
2230 -------------
2231
2232 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2233 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2234 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2235 which results in undefined behavior.
2236
2237 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2238 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2239 the ``nsw`` flag.
2240
2241 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2242
2243 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2244 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2245    their dynamic predecessor basic block.
2246 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2247    in the dynamic callers of their functions.
2248 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2249    instructions that dynamically transfer control back to them.
2250 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2251    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2252    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2253 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2254    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2255    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2256    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2257 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2258    most recent preceding instruction with externally visible side
2259    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2260    operations <volatile>`.)
2261 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2262    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2263    multiple successors and the instruction is always executed when
2264    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2265    when control is transferred to another.
2266 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2267    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2268    be different if the terminator had transferred control to a different
2269    successor.
2270 -  Dependence is transitive.
2271
2272 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2273 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2274 on a poison value has undefined behavior.
2275
2276 Here are some examples:
2277
2278 .. code-block:: llvm
2279
2280     entry:
2281       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2282       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2283       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2284       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2285
2286       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2287       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2288
2289       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2290
2291       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2292       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2293       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2294       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2295
2296       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2297       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2298
2299     true:
2300       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2301                                            ; it has undefined behavior.
2302       br label %end
2303
2304     end:
2305       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2306                                            ; Both edges into this PHI are
2307                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2308                                            ; always results in a poison value.
2309
2310       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2311                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2312                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2313
2314       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2315                                            ; The same branch again, but this time the
2316                                            ; true block doesn't have side effects.
2317
2318     second_true:
2319       ; No side effects!
2320       ret void
2321
2322     second_end:
2323       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2324                                            ; on the store in %end. Also, it is
2325                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2326                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2327                                            ; behavior in this example).
2328
2329 .. _blockaddress:
2330
2331 Addresses of Basic Blocks
2332 -------------------------
2333
2334 ``blockaddress(@function, %block)``
2335
2336 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2337 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2338 Taking the address of the entry block is illegal.
2339
2340 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2341 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2342 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2343 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2344 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2345 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2346 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2347 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2348 instruction.
2349
2350 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2351 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2352
2353 .. _constantexprs:
2354
2355 Constant Expressions
2356 --------------------
2357
2358 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2359 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2360 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2361 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2362 The following is the syntax for constant expressions:
2363
2364 ``trunc (CST to TYPE)``
2365     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2366     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2367 ``zext (CST to TYPE)``
2368     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2369     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2370 ``sext (CST to TYPE)``
2371     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2372     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2373 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2374     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2375     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2376     must be floating point.
2377 ``fpext (CST to TYPE)``
2378     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2379     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2380     floating point.
2381 ``fptoui (CST to TYPE)``
2382     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2383     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2384     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2385     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2386     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2387 ``fptosi (CST to TYPE)``
2388     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2389     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2390     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2391     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2392     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2393 ``uitofp (CST to TYPE)``
2394     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2395     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2396     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2397     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2398     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2399 ``sitofp (CST to TYPE)``
2400     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2401     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2402     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2403     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2404     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2405 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2406     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2407     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2408     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2409     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2410 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2411     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2412     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2413     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2414     This one is *really* dangerous!
2415 ``bitcast (CST to TYPE)``
2416     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2417     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2418     instruction <i_bitcast>`.
2419 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2420     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2421     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2422     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2423 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2424     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2425     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2426     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2427     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2428 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2429     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2430 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2431     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2432 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2433     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2434 ``extractelement (VAL, IDX)``
2435     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2436     constants.
2437 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2438     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2439     constants.
2440 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2441     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2442     constants.
2443 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2444     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2445     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2446     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2447     least one index value must be specified.
2448 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2449     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2450     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2451     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2452     value must be specified.
2453 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2454     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2455     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2456     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2457     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2458     operations on floating point values are allowed).
2459
2460 Other Values
2461 ============
2462
2463 .. _inlineasmexprs:
2464
2465 Inline Assembler Expressions
2466 ----------------------------
2467
2468 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2469 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2470 value represents the inline assembler as a string (containing the
2471 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2472 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2473 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2474 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2475 assembler expression is:
2476
2477 .. code-block:: llvm
2478
2479     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2480
2481 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2482 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2483 Thus, typically we have:
2484
2485 .. code-block:: llvm
2486
2487     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2488
2489 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2490 marked as having side effects. This is done through the use of the
2491 '``sideeffect``' keyword, like so:
2492
2493 .. code-block:: llvm
2494
2495     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2496
2497 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2498 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2499 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2500 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2501 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2502 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2503
2504 .. code-block:: llvm
2505
2506     call void asm alignstack "eieio", ""()
2507
2508 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2509 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2510 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2511 the only supported dialects. An example is:
2512
2513 .. code-block:: llvm
2514
2515     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2516
2517 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2518 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2519 keyword last.
2520
2521 Inline Asm Metadata
2522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2523
2524 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2525 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2526 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2527 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2528 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2529 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2530 it. For example:
2531
2532 .. code-block:: llvm
2533
2534     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2535     ...
2536     !42 = !{ i32 1234567 }
2537
2538 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2539 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2540 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2541 occurs on.
2542
2543 .. _metadata:
2544
2545 Metadata Nodes and Metadata Strings
2546 -----------------------------------
2547
2548 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2549 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2550 code generator. One example application of metadata is source-level
2551 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2552 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2553 preceding exclamation point ('``!``').
2554
2555 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2556 contain any character by escaping non-printable characters with
2557 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2558 "``!"test\00"``".
2559
2560 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2561 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2562 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2563 their operand. For example:
2564
2565 .. code-block:: llvm
2566
2567     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2568
2569 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2570 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2571 example:
2572
2573 .. code-block:: llvm
2574
2575     !foo =  metadata !{!4, !3}
2576
2577 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2578 function is using two metadata arguments:
2579
2580 .. code-block:: llvm
2581
2582     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2583
2584 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2585 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2586
2587 .. code-block:: llvm
2588
2589     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2590
2591 More information about specific metadata nodes recognized by the
2592 optimizers and code generator is found below.
2593
2594 '``tbaa``' Metadata
2595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2596
2597 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2598 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2599 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2600 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2601 custom alias analysis behavior for other languages.
2602
2603 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2604 to three fields, e.g.:
2605
2606 .. code-block:: llvm
2607
2608     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2609     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2610     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2611     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2612
2613 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2614 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2615 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2616 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2617 common names.
2618
2619 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2620 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2621 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2622 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2623 from multiple front-ends is handled conservatively.
2624
2625 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2626 indicates that the type is "constant" (meaning
2627 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2628 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2629
2630 '``tbaa.struct``' Metadata
2631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2632
2633 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2634 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2635 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2636 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2637 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2638 of the aggregate.
2639
2640 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2641 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2642
2643 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2644 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2645 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2646 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2647 its tbaa tag. e.g.:
2648
2649 .. code-block:: llvm
2650
2651     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2652
2653 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2654 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2655 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2656
2657 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2658 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2659 does not carry useful data and need not be preserved.
2660
2661 '``fpmath``' Metadata
2662 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2663
2664 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2665 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2666 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2667 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2668 it. ULP is defined as follows:
2669
2670     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2671     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2672     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2673     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2674     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2675
2676 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2677 number representing the maximum relative error, for example:
2678
2679 .. code-block:: llvm
2680
2681     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2682
2683 '``range``' Metadata
2684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2685
2686 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2687 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2688 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2689 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2690 pair has the following properties:
2691
2692 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2693 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2694 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2695 -  The range is allowed to wrap.
2696 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2697    ``a!=b``.
2698
2699 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2700 they must be non-contiguous.
2701
2702 Examples:
2703
2704 .. code-block:: llvm
2705
2706       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2707       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2708       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2709       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2710     ...
2711     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2712     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2713     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2714     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2715
2716 '``llvm.loop``'
2717 ^^^^^^^^^^^^^^^
2718
2719 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2720 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2721 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2722 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2723 specified with the name ``llvm.loop``.
2724
2725 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2726 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2727 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2728 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2729 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2730 constructs:
2731
2732 .. code-block:: llvm
2733
2734     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2735     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2736
2737 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2738 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2739 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2740 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2741
2742 .. code-block:: llvm
2743
2744       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2745     ...
2746     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2747     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2748
2749 '``llvm.mem``'
2750 ^^^^^^^^^^^^^^^
2751
2752 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2753 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2754
2755 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2757
2758 For a loop to be parallel, in addition to using
2759 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2760 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2761 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2762 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2763 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2764 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2765 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2766 body.
2767
2768 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2769 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2770 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2771
2772 .. code-block:: llvm
2773
2774    for.body:
2775      ...
2776      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2777      ...
2778      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2779      ...
2780      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2781
2782    for.end:
2783    ...
2784    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2785
2786 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2787 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2788 the loop identifier metadata node directly:
2789
2790 .. code-block:: llvm
2791
2792    outer.for.body:
2793    ...
2794
2795    inner.for.body:
2796      ...
2797      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2798      ...
2799      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2800      ...
2801      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2802
2803    inner.for.end:
2804      ...
2805      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2806      ...
2807      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2808      ...
2809      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2810
2811    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2812    ...
2813    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2814    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2815    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2816
2817 '``llvm.vectorizer``'
2818 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2819
2820 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2821 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2822
2823 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2824 loop identification metadata.
2825
2826 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2827 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2828
2829 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2830 loop exactly ``N`` times.
2831
2832 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2833 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2834
2835 .. code-block:: llvm
2836
2837    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2838
2839 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2840 loop.
2841
2842 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2843 determined automatically.
2844
2845 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2847
2848 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2849 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2850 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2851 it believes it is valid to do so.
2852
2853 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2854 operand is an integer specifying the width. For example:
2855
2856 .. code-block:: llvm
2857
2858    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2859
2860 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2861 loop.
2862
2863 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2864 automatically.
2865
2866 Module Flags Metadata
2867 =====================
2868
2869 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2870 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2871 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2872 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2873 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2874 look it up.
2875
2876 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2877 Each triplet has the following form:
2878
2879 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2880    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2881    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2882    described below.
2883 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2884    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2885    including entries with the **Require** behavior).
2886 -  The third element is the value of the flag.
2887
2888 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2889 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2890 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2891 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2892 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2893 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2894
2895 The following behaviors are supported:
2896
2897 .. list-table::
2898    :header-rows: 1
2899    :widths: 10 90
2900
2901    * - Value
2902      - Behavior
2903
2904    * - 1
2905      - **Error**
2906            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2907            is that of the operands.
2908
2909    * - 2
2910      - **Warning**
2911            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2912            operand for the flag from the first module being linked.
2913
2914    * - 3
2915      - **Require**
2916            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2917            specified value after linking is performed. The value must be a
2918            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2919            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2920            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2921            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2922            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2923
2924    * - 4
2925      - **Override**
2926            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2927            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2928            differ, an error will be emitted.
2929
2930    * - 5
2931      - **Append**
2932            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2933
2934    * - 6
2935      - **AppendUnique**
2936            Appends the two values, which are required to be metadata
2937            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2938            during the append operation.
2939
2940 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2941 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2942 value) or **Override**.
2943
2944 An example of module flags:
2945
2946 .. code-block:: llvm
2947
2948     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2949     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2950     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2951     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2952       metadata !{
2953         metadata !"foo", i32 1
2954       }
2955     }
2956     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2957
2958 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2959    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2960    values are not equal.
2961
2962 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2963    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2964    '37'.
2965
2966 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2967    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2968    warning if their values are not equal.
2969
2970 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2971
2972    ::
2973
2974        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2975
2976    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2977    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2978    performed.
2979
2980 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2981 ----------------------------------------------------
2982
2983 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2984 collection in a special section called "image info". The metadata
2985 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2986 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2987 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2988 be merged rather than appended together.
2989
2990 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2991 following key-value pairs:
2992
2993 .. list-table::
2994    :header-rows: 1
2995    :widths: 30 70
2996
2997    * - Key
2998      - Value
2999
3000    * - ``Objective-C Version``
3001      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3002
3003    * - ``Objective-C Image Info Version``
3004      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3005        always 0.
3006
3007    * - ``Objective-C Image Info Section``
3008      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3009        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3010        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3011        Objective-C ABI version 2.
3012
3013    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3014      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3015        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3016        collection supported.
3017
3018    * - ``Objective-C GC Only``
3019      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3020        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3021        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3022
3023 Some important flag interactions:
3024
3025 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3026    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3027    2, then the resulting module has the
3028    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3029 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3030    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3031
3032 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3033 --------------------------------------------
3034
3035 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3036 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3037 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3038 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3039
3040 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3041 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3042 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3043 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3044 list of metadata strings defining linker options.
3045
3046 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3047 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3048 framework::
3049
3050     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3051        metadata !{
3052           metadata !{ metadata !"-lz" },
3053           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3054     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3055
3056 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3057 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3058 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3059 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3060 assembly writer or object file emitter.
3061
3062 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3063 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3064 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3065
3066 .. _intrinsicglobalvariables:
3067
3068 Intrinsic Global Variables
3069 ==========================
3070
3071 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3072 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3073 All globals of this sort should have a section specified as
3074 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3075 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3076
3077 .. _gv_llvmused:
3078
3079 The '``llvm.used``' Global Variable
3080 -----------------------------------
3081
3082 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3083 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3084 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3085 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3086 use of it is:
3087
3088 .. code-block:: llvm
3089
3090     @X = global i8 4
3091     @Y = global i32 123
3092
3093     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3094        i8* @X,
3095        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3096     ], section "llvm.metadata"
3097
3098 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3099 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3100 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3101 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3102 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3103 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3104 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3105
3106 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3107 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3108 molesting the symbol.
3109
3110 .. _gv_llvmcompilerused:
3111
3112 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3113 --------------------------------------------
3114
3115 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3116 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3117 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3118 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3119 by ``@llvm.used``.
3120
3121 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3122 and should not be exposed to source languages.
3123
3124 .. _gv_llvmglobalctors:
3125
3126 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3127 -------------------------------------------
3128
3129 .. code-block:: llvm
3130
3131     %0 = type { i32, void ()* }
3132     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3133
3134 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3135 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3136 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3137 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3138 is not defined.
3139
3140 .. _llvmglobaldtors:
3141
3142 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3143 -------------------------------------------
3144
3145 .. code-block:: llvm
3146
3147     %0 = type { i32, void ()* }
3148     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3149
3150 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3151 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3152 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3153 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3154 defined.
3155
3156 Instruction Reference
3157 =====================
3158
3159 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3160 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3161 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3162 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3163 :ref:`other instructions <otherops>`.
3164
3165 .. _terminators:
3166
3167 Terminator Instructions
3168 -----------------------
3169
3170 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3171 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3172 block should be executed after the current block is finished. These
3173 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3174 control flow, not values (the one exception being the
3175 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3176
3177 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3178 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3179 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3180 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3181
3182 .. _i_ret:
3183
3184 '``ret``' Instruction
3185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3186
3187 Syntax:
3188 """""""
3189
3190 ::
3191
3192       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3193       ret void                 ; Return from void function
3194
3195 Overview:
3196 """""""""
3197
3198 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3199 a value) from a function back to the caller.
3200
3201 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3202 value and then causes control flow, and one that just causes control
3203 flow to occur.
3204
3205 Arguments:
3206 """"""""""
3207
3208 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3209 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3210 class <t_firstclass>`' type.
3211
3212 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3213 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3214 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3215 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3216 value.
3217
3218 Semantics:
3219 """"""""""
3220
3221 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3222 the calling function's context. If the caller is a
3223 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3224 instruction after the call. If the caller was an
3225 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3226 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3227 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3228 value.
3229
3230 Example:
3231 """"""""
3232
3233 .. code-block:: llvm
3234
3235       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3236       ret void                        ; Return from a void function
3237       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3238
3239 .. _i_br:
3240
3241 '``br``' Instruction
3242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3243
3244 Syntax:
3245 """""""
3246
3247 ::
3248
3249       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3250       br label <dest>          ; Unconditional branch
3251
3252 Overview:
3253 """""""""
3254
3255 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3256 different basic block in the current function. There are two forms of
3257 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3258 unconditional branch.
3259
3260 Arguments:
3261 """"""""""
3262
3263 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3264 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3265 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3266
3267 Semantics:
3268 """"""""""
3269
3270 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3271 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3272 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3273 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3274
3275 Example:
3276 """"""""
3277
3278 .. code-block:: llvm
3279
3280     Test:
3281       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3282       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3283     IfEqual:
3284       ret i32 1
3285     IfUnequal:
3286       ret i32 0
3287
3288 .. _i_switch:
3289
3290 '``switch``' Instruction
3291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3292
3293 Syntax:
3294 """""""
3295
3296 ::
3297
3298       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3299
3300 Overview:
3301 """""""""
3302
3303 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3304 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3305 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3306 destinations.
3307
3308 Arguments:
3309 """"""""""
3310
3311 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3312 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3313 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3314 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3315
3316 Semantics:
3317 """"""""""
3318
3319 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3320 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3321 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3322 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3323 to the default destination.
3324
3325 Implementation:
3326 """""""""""""""
3327
3328 Depending on properties of the target machine and the particular
3329 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3330 different ways. For example, it could be generated as a series of
3331 chained conditional branches or with a lookup table.
3332
3333 Example:
3334 """"""""
3335
3336 .. code-block:: llvm
3337
3338      ; Emulate a conditional br instruction
3339      %Val = zext i1 %value to i32
3340      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3341
3342      ; Emulate an unconditional br instruction
3343      switch i32 0, label %dest [ ]
3344
3345      ; Implement a jump table:
3346      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3347                                          i32 1, label %onone
3348                                          i32 2, label %ontwo ]
3349
3350 .. _i_indirectbr:
3351
3352 '``indirectbr``' Instruction
3353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3354
3355 Syntax:
3356 """""""
3357
3358 ::
3359
3360       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3361
3362 Overview:
3363 """""""""
3364
3365 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3366 label within the current function, whose address is specified by
3367 "``address``". Address must be derived from a
3368 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3369
3370 Arguments:
3371 """"""""""
3372
3373 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3374 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3375 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3376 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3377
3378 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3379 accurate understanding of the CFG.
3380
3381 Semantics:
3382 """"""""""
3383
3384 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3385 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3386 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3387 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3388
3389 Implementation:
3390 """""""""""""""
3391
3392 This is typically implemented with a jump through a register.
3393
3394 Example:
3395 """"""""
3396
3397 .. code-block:: llvm
3398
3399      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3400
3401 .. _i_invoke:
3402
3403 '``invoke``' Instruction
3404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3405
3406 Syntax:
3407 """""""
3408
3409 ::
3410
3411       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3412                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3413
3414 Overview:
3415 """""""""
3416
3417 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3418 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3419 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3420 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3421 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3422 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3423 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3424 nearest "exception" label.
3425
3426 The '``exception``' label is a `landing
3427 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3428 '``exception``' label is required to have the
3429 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3430 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3431 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3432 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3433 instruction, so that the important information contained within the
3434 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3435
3436 Arguments:
3437 """"""""""
3438
3439 This instruction requires several arguments:
3440
3441 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3442    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3443    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3444 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3445    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3446    are valid here.
3447 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3448    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3449    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3450    branching off an arbitrary pointer to function value.
3451 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3452    function to be invoked.
3453 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3454    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3455    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3456    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3457    extra arguments can be specified.
3458 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3459    executes a '``ret``' instruction.
3460 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3461    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3462    mechanism.
3463 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3464    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3465    attributes are valid here.
3466
3467 Semantics:
3468 """"""""""
3469
3470 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3471 instruction in most regards. The primary difference is that it
3472 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3473 library to unwind the stack.
3474
3475 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3476 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3477 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3478 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3479
3480 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3481 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3482 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3483 return value is available.
3484
3485 Example:
3486 """"""""
3487
3488 .. code-block:: llvm
3489
3490       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3491                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3492       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3493                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3494
3495 .. _i_resume:
3496
3497 '``resume``' Instruction
3498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3499
3500 Syntax:
3501 """""""
3502
3503 ::
3504
3505       resume <type> <value>
3506
3507 Overview:
3508 """""""""
3509
3510 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3511 successors.
3512
3513 Arguments:
3514 """"""""""
3515
3516 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3517 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3518 function.
3519
3520 Semantics:
3521 """"""""""
3522
3523 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3524 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3525 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3526
3527 Example:
3528 """"""""
3529
3530 .. code-block:: llvm
3531
3532       resume { i8*, i32 } %exn
3533
3534 .. _i_unreachable:
3535
3536 '``unreachable``' Instruction
3537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3538
3539 Syntax:
3540 """""""
3541
3542 ::
3543
3544       unreachable
3545
3546 Overview:
3547 """""""""
3548
3549 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3550 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3551 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3552 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3553
3554 Semantics:
3555 """"""""""
3556
3557 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3558
3559 .. _binaryops:
3560
3561 Binary Operations
3562 -----------------
3563
3564 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3565 They require two operands of the same type, execute an operation on
3566 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3567 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3568 result value has the same type as its operands.
3569
3570 There are several different binary operators:
3571
3572 .. _i_add:
3573
3574 '``add``' Instruction
3575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3576
3577 Syntax:
3578 """""""
3579
3580 ::
3581
3582       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3583       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3584       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3585       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3586
3587 Overview:
3588 """""""""
3589
3590 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3591
3592 Arguments:
3593 """"""""""
3594
3595 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3596 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3597 arguments must have identical types.
3598
3599 Semantics:
3600 """"""""""
3601
3602 The value produced is the integer sum of the two operands.
3603
3604 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3605 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3606 the result.
3607
3608 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3609 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3610
3611 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3612 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3613 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3614 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3615
3616 Example:
3617 """"""""
3618
3619 .. code-block:: llvm
3620
3621       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3622
3623 .. _i_fadd:
3624
3625 '``fadd``' Instruction
3626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3627
3628 Syntax:
3629 """""""
3630
3631 ::
3632
3633       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3634
3635 Overview:
3636 """""""""
3637
3638 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3639
3640 Arguments:
3641 """"""""""
3642
3643 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3644 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3645 Both arguments must have identical types.
3646
3647 Semantics:
3648 """"""""""
3649
3650 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3651 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3652 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3653 optimizations:
3654
3655 Example:
3656 """"""""
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3661
3662 '``sub``' Instruction
3663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3664
3665 Syntax:
3666 """""""
3667
3668 ::
3669
3670       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3671       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3672       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3673       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3674
3675 Overview:
3676 """""""""
3677
3678 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3679
3680 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3681 instruction present in most other intermediate representations.
3682
3683 Arguments:
3684 """"""""""
3685
3686 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3687 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3688 arguments must have identical types.
3689
3690 Semantics:
3691 """"""""""
3692
3693 The value produced is the integer difference of the two operands.
3694
3695 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3696 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3697 the result.
3698
3699 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3700 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3701
3702 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3703 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3704 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3705 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3706
3707 Example:
3708 """"""""
3709
3710 .. code-block:: llvm
3711
3712       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3713       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3714
3715 .. _i_fsub:
3716
3717 '``fsub``' Instruction
3718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3719
3720 Syntax:
3721 """""""
3722
3723 ::
3724
3725       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3726
3727 Overview:
3728 """""""""
3729
3730 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3731
3732 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3733 instruction present in most other intermediate representations.
3734
3735 Arguments:
3736 """"""""""
3737
3738 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3739 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3740 Both arguments must have identical types.
3741
3742 Semantics:
3743 """"""""""
3744
3745 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3746 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3747 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3748 unsafe floating point optimizations:
3749
3750 Example:
3751 """"""""
3752
3753 .. code-block:: llvm
3754
3755       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3756       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3757
3758 '``mul``' Instruction
3759 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3760
3761 Syntax:
3762 """""""
3763
3764 ::
3765
3766       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3767       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3768       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3769       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3770
3771 Overview:
3772 """""""""
3773
3774 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3775
3776 Arguments:
3777 """"""""""
3778
3779 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3780 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3781 arguments must have identical types.
3782
3783 Semantics:
3784 """"""""""
3785
3786 The value produced is the integer product of the two operands.
3787
3788 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3789 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3790 bit width of the result.
3791
3792 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3793 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3794 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3795 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3796 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3797 product.
3798
3799 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3800 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3801 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3802 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3803
3804 Example:
3805 """"""""
3806
3807 .. code-block:: llvm
3808
3809       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3810
3811 .. _i_fmul:
3812
3813 '``fmul``' Instruction
3814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3815
3816 Syntax:
3817 """""""
3818
3819 ::
3820
3821       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3822
3823 Overview:
3824 """""""""
3825
3826 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3827
3828 Arguments:
3829 """"""""""
3830
3831 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3832 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3833 Both arguments must have identical types.
3834
3835 Semantics:
3836 """"""""""
3837
3838 The value produced is the floating point product of the two operands.
3839 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3840 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3841 unsafe floating point optimizations:
3842
3843 Example:
3844 """"""""
3845
3846 .. code-block:: llvm
3847
3848       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3849
3850 '``udiv``' Instruction
3851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3852
3853 Syntax:
3854 """""""
3855
3856 ::
3857
3858       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3859       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3860
3861 Overview:
3862 """""""""
3863
3864 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3865
3866 Arguments:
3867 """"""""""
3868
3869 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3870 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3871 arguments must have identical types.
3872
3873 Semantics:
3874 """"""""""
3875
3876 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3877
3878 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3879 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3880
3881 Division by zero leads to undefined behavior.
3882
3883 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3884 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3885 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3886
3887 Example:
3888 """"""""
3889
3890 .. code-block:: llvm
3891
3892       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3893
3894 '``sdiv``' Instruction
3895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3896
3897 Syntax:
3898 """""""
3899
3900 ::
3901
3902       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3903       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3904
3905 Overview:
3906 """""""""
3907
3908 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3909
3910 Arguments:
3911 """"""""""
3912
3913 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3914 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3915 arguments must have identical types.
3916
3917 Semantics:
3918 """"""""""
3919
3920 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3921 rounded towards zero.
3922
3923 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3924 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3925
3926 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3927 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3928 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3929
3930 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3931 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3932
3933 Example:
3934 """"""""
3935
3936 .. code-block:: llvm
3937
3938       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3939
3940 .. _i_fdiv:
3941
3942 '``fdiv``' Instruction
3943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3944
3945 Syntax:
3946 """""""
3947
3948 ::
3949
3950       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3951
3952 Overview:
3953 """""""""
3954
3955 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3956
3957 Arguments:
3958 """"""""""
3959
3960 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3961 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3962 Both arguments must have identical types.
3963
3964 Semantics:
3965 """"""""""
3966
3967 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3968 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3969 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3970 unsafe floating point optimizations:
3971
3972 Example:
3973 """"""""
3974
3975 .. code-block:: llvm
3976
3977       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3978
3979 '``urem``' Instruction
3980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3981
3982 Syntax:
3983 """""""
3984
3985 ::
3986
3987       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3988
3989 Overview:
3990 """""""""
3991
3992 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3993 division of its two arguments.
3994
3995 Arguments:
3996 """"""""""
3997
3998 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3999 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4000 arguments must have identical types.
4001
4002 Semantics:
4003 """"""""""
4004
4005 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4006 This instruction always performs an unsigned division to get the
4007 remainder.
4008
4009 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4010 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4011
4012 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4013
4014 Example:
4015 """"""""
4016
4017 .. code-block:: llvm
4018
4019       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4020
4021 '``srem``' Instruction
4022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4023
4024 Syntax:
4025 """""""
4026
4027 ::
4028
4029       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4030
4031 Overview:
4032 """""""""
4033
4034 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4035 division of its two operands. This instruction can also take
4036 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4037 must be integers.
4038
4039 Arguments:
4040 """"""""""
4041
4042 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4043 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4044 arguments must have identical types.
4045
4046 Semantics:
4047 """"""""""
4048
4049 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4050 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4051 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4052 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4053 difference, see `The Math
4054 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4055 table of how this is implemented in various languages, please see
4056 `Wikipedia: modulo
4057 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4058
4059 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4060 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4061
4062 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4063 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4064 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4065 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4066 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4067 result of the division and the remainder.)
4068
4069 Example:
4070 """"""""
4071
4072 .. code-block:: llvm
4073
4074       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4075
4076 .. _i_frem:
4077
4078 '``frem``' Instruction
4079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4080
4081 Syntax:
4082 """""""
4083
4084 ::
4085
4086       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4087
4088 Overview:
4089 """""""""
4090
4091 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4092 its two operands.
4093
4094 Arguments:
4095 """"""""""
4096
4097 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4098 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4099 Both arguments must have identical types.
4100
4101 Semantics:
4102 """"""""""
4103
4104 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4105 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4106 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4107 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4108
4109 Example:
4110 """"""""
4111
4112 .. code-block:: llvm
4113
4114       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4115
4116 .. _bitwiseops:
4117
4118 Bitwise Binary Operations
4119 -------------------------
4120
4121 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4122 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4123 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4124 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4125 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4126
4127 '``shl``' Instruction
4128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4129
4130 Syntax:
4131 """""""
4132
4133 ::
4134
4135       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4136       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4137       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4138       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4139
4140 Overview:
4141 """""""""
4142
4143 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4144 a specified number of bits.
4145
4146 Arguments:
4147 """"""""""
4148
4149 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4150 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4151 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4152
4153 Semantics:
4154 """"""""""
4155
4156 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4157 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4158 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4159 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4160 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4161 in ``op2``.
4162
4163 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4164 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4165 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4166 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4167 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4168 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4169 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4170
4171 Example:
4172 """"""""
4173
4174 .. code-block:: llvm
4175
4176       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4177       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4178       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4179       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4180       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4181
4182 '``lshr``' Instruction
4183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4184
4185 Syntax:
4186 """""""
4187
4188 ::
4189
4190       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4191       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4192
4193 Overview:
4194 """""""""
4195
4196 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4197 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4198
4199 Arguments:
4200 """"""""""
4201
4202 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4203 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4204 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4205
4206 Semantics:
4207 """"""""""
4208
4209 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4210 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4211 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4212 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4213 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4214 corresponding shift amount in ``op2``.
4215
4216 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4217 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4218 non-zero.
4219
4220 Example:
4221 """"""""
4222
4223 .. code-block:: llvm
4224
4225       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4226       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4227       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4228       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4229       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4230       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4231
4232 '``ashr``' Instruction
4233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4234
4235 Syntax:
4236 """""""
4237
4238 ::
4239
4240       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4241       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4242
4243 Overview:
4244 """""""""
4245
4246 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4247 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4248 extension.
4249
4250 Arguments:
4251 """"""""""
4252
4253 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4254 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4255 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4256
4257 Semantics:
4258 """"""""""
4259
4260 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4261 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4262 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4263 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4264 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4265 corresponding shift amount in ``op2``.
4266
4267 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4268 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4269 non-zero.
4270
4271 Example:
4272 """"""""
4273
4274 .. code-block:: llvm
4275
4276       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4277       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4278       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4279       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4280       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4281       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4282
4283 '``and``' Instruction
4284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4285
4286 Syntax:
4287 """""""
4288
4289 ::
4290
4291       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4292
4293 Overview:
4294 """""""""
4295
4296 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4297 operands.
4298
4299 Arguments:
4300 """"""""""
4301
4302 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4303 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4304 arguments must have identical types.
4305
4306 Semantics:
4307 """"""""""
4308
4309 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4310
4311 +-----+-----+-----+
4312 | In0 | In1 | Out |
4313 +-----+-----+-----+
4314 |   0 |   0 |   0 |
4315 +-----+-----+-----+
4316 |   0 |   1 |   0 |
4317 +-----+-----+-----+
4318 |   1 |   0 |   0 |
4319 +-----+-----+-----+
4320 |   1 |   1 |   1 |
4321 +-----+-----+-----+
4322
4323 Example:
4324 """"""""
4325
4326 .. code-block:: llvm
4327
4328       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4329       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4330       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4331
4332 '``or``' Instruction
4333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4334
4335 Syntax:
4336 """""""
4337
4338 ::
4339
4340       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4341
4342 Overview:
4343 """""""""
4344
4345 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4346 two operands.
4347
4348 Arguments:
4349 """"""""""
4350
4351 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4352 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4353 arguments must have identical types.
4354
4355 Semantics:
4356 """"""""""
4357
4358 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4359
4360 +-----+-----+-----+
4361 | In0 | In1 | Out |
4362 +-----+-----+-----+
4363 |   0 |   0 |   0 |
4364 +-----+-----+-----+
4365 |   0 |   1 |   1 |
4366 +-----+-----+-----+
4367 |   1 |   0 |   1 |
4368 +-----+-----+-----+
4369 |   1 |   1 |   1 |
4370 +-----+-----+-----+
4371
4372 Example:
4373 """"""""
4374
4375 ::
4376
4377       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4378       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4379       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4380
4381 '``xor``' Instruction
4382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4383
4384 Syntax:
4385 """""""
4386
4387 ::
4388
4389       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4390
4391 Overview:
4392 """""""""
4393
4394 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4395 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4396 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4397
4398 Arguments:
4399 """"""""""
4400
4401 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4402 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4403 arguments must have identical types.
4404
4405 Semantics:
4406 """"""""""
4407
4408 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4409
4410 +-----+-----+-----+
4411 | In0 | In1 | Out |
4412 +-----+-----+-----+
4413 |   0 |   0 |   0 |
4414 +-----+-----+-----+
4415 |   0 |   1 |   1 |
4416 +-----+-----+-----+
4417 |   1 |   0 |   1 |
4418 +-----+-----+-----+
4419 |   1 |   1 |   0 |
4420 +-----+-----+-----+
4421
4422 Example:
4423 """"""""
4424
4425 .. code-block:: llvm
4426
4427       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4428       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4429       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4430       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4431
4432 Vector Operations
4433 -----------------
4434
4435 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4436 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4437 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4438 While LLVM does directly support these vector operations, many
4439 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4440 take full advantage of a specific target.
4441
4442 .. _i_extractelement:
4443
4444 '``extractelement``' Instruction
4445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4446
4447 Syntax:
4448 """""""
4449
4450 ::
4451
4452       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4453
4454 Overview:
4455 """""""""
4456
4457 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4458 from a vector at a specified index.
4459
4460 Arguments:
4461 """"""""""
4462
4463 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4464 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4465 the position from which to extract the element. The index may be a
4466 variable.
4467
4468 Semantics:
4469 """"""""""
4470
4471 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4472 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4473 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4474
4475 Example:
4476 """"""""
4477
4478 .. code-block:: llvm
4479
4480       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4481
4482 .. _i_insertelement:
4483
4484 '``insertelement``' Instruction
4485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4486
4487 Syntax:
4488 """""""
4489
4490 ::
4491
4492       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4493
4494 Overview:
4495 """""""""
4496
4497 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4498 vector at a specified index.
4499
4500 Arguments:
4501 """"""""""
4502
4503 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4504 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4505 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4506 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4507 index may be a variable.
4508
4509 Semantics:
4510 """"""""""
4511
4512 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4513 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4514 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4515 undefined.
4516
4517 Example:
4518 """"""""
4519
4520 .. code-block:: llvm
4521
4522       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4523
4524 .. _i_shufflevector:
4525
4526 '``shufflevector``' Instruction
4527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4528
4529 Syntax:
4530 """""""
4531
4532 ::
4533
4534       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4535
4536 Overview:
4537 """""""""
4538
4539 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4540 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4541 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4542
4543 Arguments:
4544 """"""""""
4545
4546 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4547 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4548 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4549 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4550 same as the element type of the first two operands.
4551
4552 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4553 constant integer or undef values.
4554
4555 Semantics:
4556 """"""""""
4557
4558 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4559 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4560 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4561 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4562 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4563 only one vector.
4564
4565 Example:
4566 """"""""
4567
4568 .. code-block:: llvm
4569
4570       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4571                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4572       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4573                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4574       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4575                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4576       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4577                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4578
4579 Aggregate Operations
4580 --------------------
4581
4582 LLVM supports several instructions for working with
4583 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4584
4585 .. _i_extractvalue:
4586
4587 '``extractvalue``' Instruction
4588 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4589
4590 Syntax:
4591 """""""
4592
4593 ::
4594
4595       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4596
4597 Overview:
4598 """""""""
4599
4600 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4601 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4602
4603 Arguments:
4604 """"""""""
4605
4606 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4607 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4608 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4609 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4610
4611 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4612
4613 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4614    omitted and assumed to be zero.
4615 -  At least one index must be specified.
4616 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4617
4618 Semantics:
4619 """"""""""
4620
4621 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4622 the index operands.
4623
4624 Example:
4625 """"""""
4626
4627 .. code-block:: llvm
4628
4629       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4630
4631 .. _i_insertvalue:
4632
4633 '``insertvalue``' Instruction
4634 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4635
4636 Syntax:
4637 """""""
4638
4639 ::
4640
4641       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4642
4643 Overview:
4644 """""""""
4645
4646 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4647 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4648
4649 Arguments:
4650 """"""""""
4651
4652 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4653 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4654 a first-class value to insert. The following operands are constant
4655 indices indicating the position at which to insert the value in a
4656 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4657 to insert must have the same type as the value identified by the
4658 indices.
4659
4660 Semantics:
4661 """"""""""
4662
4663 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4664 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4665 indices is that of ``elt``.
4666
4667 Example:
4668 """"""""
4669
4670 .. code-block:: llvm
4671
4672       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4673       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4674       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4675
4676 .. _memoryops:
4677
4678 Memory Access and Addressing Operations
4679 ---------------------------------------
4680
4681 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4682 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4683 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4684 memory in LLVM.
4685
4686 .. _i_alloca:
4687
4688 '``alloca``' Instruction
4689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4690
4691 Syntax:
4692 """""""
4693
4694 ::
4695
4696       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4697
4698 Overview:
4699 """""""""
4700
4701 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4702 currently executing function, to be automatically released when this
4703 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4704 generic address space (address space zero).
4705
4706 Arguments:
4707 """"""""""
4708
4709 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4710 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4711 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4712 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4713 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4714 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4715 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4716 any convenient boundary compatible with the type.
4717
4718 '``type``' may be any sized type.
4719
4720 Semantics:
4721 """"""""""
4722
4723 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4724 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4725 memory is automatically released when the function returns. The
4726 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4727 variables that must have an address available. When the function returns
4728 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4729 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4730 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4731 is not specified.
4732
4733 Example:
4734 """"""""
4735
4736 .. code-block:: llvm
4737
4738       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4739       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4740       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4741       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4742
4743 .. _i_load:
4744
4745 '``load``' Instruction
4746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4747
4748 Syntax:
4749 """""""
4750
4751 ::
4752
4753       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4754       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4755       !<index> = !{ i32 1 }
4756
4757 Overview:
4758 """""""""
4759
4760 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4761
4762 Arguments:
4763 """"""""""
4764
4765 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4766 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4767 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4768 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4769 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4770 operations <volatile>`.
4771
4772 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4773 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4774 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4775 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4776 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4777 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4778 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4779 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4780 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4781 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4782 any defined semantics for atomic loads.
4783
4784 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4785 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4786 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4787 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4788 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4789 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4790 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4791
4792 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4793 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4794 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4795 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4796 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4797 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4798 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4799
4800 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4801 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4802 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4803 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4804 address points to memory which does not change value during program
4805 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4806 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4807
4808 Semantics:
4809 """"""""""
4810
4811 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4812 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4813 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4814 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4815 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4816 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4817 written using a store of the same type.
4818
4819 Examples:
4820 """""""""
4821
4822 .. code-block:: llvm
4823
4824       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4825       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4826       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4827
4828 .. _i_store:
4829
4830 '``store``' Instruction
4831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4832
4833 Syntax:
4834 """""""
4835
4836 ::
4837
4838       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4839       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4840
4841 Overview:
4842 """""""""
4843
4844 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4845
4846 Arguments:
4847 """"""""""
4848
4849 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4850 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4851 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4852 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4853 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4854 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4855 operations <volatile>`.
4856
4857 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4858 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4859 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4860 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4861 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4862 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4863 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4864 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4865 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4866 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4867 have any defined semantics for atomic stores.
4868
4869 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4870 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4871 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4872 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4873 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4874 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4875 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4876 safe.
4877
4878 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4879 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4880 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4881 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4882 be reused in the cache. The code generator may select special
4883 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4884 x86.
4885
4886 Semantics:
4887 """"""""""
4888
4889 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4890 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4891 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4892 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4893 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4894 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4895 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4896 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4897
4898 Example:
4899 """"""""
4900
4901 .. code-block:: llvm
4902
4903       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4904       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4905       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4906
4907 .. _i_fence:
4908
4909 '``fence``' Instruction
4910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4911
4912 Syntax:
4913 """""""
4914
4915 ::
4916
4917       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4918
4919 Overview:
4920 """""""""
4921
4922 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4923 between operations.
4924
4925 Arguments:
4926 """"""""""
4927
4928 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4929 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4930 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4931
4932 Semantics:
4933 """"""""""
4934
4935 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4936 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4937 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4938 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4939 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4940 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4941 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4942 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4943 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4944 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4945 *happens-before* edge.
4946
4947 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4948 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4949 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4950
4951 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4952 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4953 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4954
4955 Example:
4956 """"""""
4957
4958 .. code-block:: llvm
4959
4960       fence acquire                          ; yields {void}
4961       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4962
4963 .. _i_cmpxchg:
4964
4965 '``cmpxchg``' Instruction
4966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4967
4968 Syntax:
4969 """""""
4970
4971 ::
4972
4973       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4974
4975 Overview:
4976 """""""""
4977
4978 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4979 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4980 equal, it stores a new value into the memory.
4981
4982 Arguments:
4983 """"""""""
4984
4985 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4986 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4987 address, and a new value to place at that address if the compared values
4988 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4989 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4990 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4991 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4992 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4993 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4994 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4995
4996 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4997 synchronizes with other atomic operations.
4998
4999 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5000 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5001 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5002 respect to all other code in the system.
5003
5004 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5005 equal to the size in memory of the operand.
5006
5007 Semantics:
5008 """"""""""
5009
5010 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5011 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
5012 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
5013 returned.
5014
5015 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
5016 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
5017 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
5018 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
5019
5020 Example:
5021 """"""""
5022
5023 .. code-block:: llvm
5024
5025     entry:
5026       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
5027       br label %loop
5028
5029     loop:
5030       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5031       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5032       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
5033       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5034       br i1 %success, label %done, label %loop
5035
5036     done:
5037       ...
5038
5039 .. _i_atomicrmw:
5040
5041 '``atomicrmw``' Instruction
5042 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5043
5044 Syntax:
5045 """""""
5046
5047 ::
5048
5049       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5050
5051 Overview:
5052 """""""""
5053
5054 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5055
5056 Arguments:
5057 """"""""""
5058
5059 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5060 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5061 operation. The operation must be one of the following keywords:
5062
5063 -  xchg
5064 -  add
5065 -  sub
5066 -  and
5067 -  nand
5068 -  or
5069 -  xor
5070 -  max
5071 -  min
5072 -  umax
5073 -  umin
5074
5075 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5076 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5077 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5078 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5079 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5080 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5081 operations <volatile>`.
5082
5083 Semantics:
5084 """"""""""
5085
5086 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5087 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5088 value at the location is returned. The modification is specified by the
5089 operation argument:
5090
5091 -  xchg: ``*ptr = val``
5092 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5093 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5094 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5095 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5096 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5097 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5098 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5099 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5100 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5101    comparison)
5102 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5103    comparison)
5104
5105 Example:
5106 """"""""
5107
5108 .. code-block:: llvm
5109
5110       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5111
5112 .. _i_getelementptr:
5113
5114 '``getelementptr``' Instruction
5115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5116
5117 Syntax:
5118 """""""
5119
5120 ::
5121
5122       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5123       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5124       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5125
5126 Overview:
5127 """""""""
5128
5129 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5130 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5131 address calculation only and does not access memory.
5132
5133 Arguments:
5134 """"""""""
5135
5136 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5137 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5138 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5139 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5140 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5141 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5142 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5143 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5144 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5145 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5146 would require loading the pointer before continuing calculation.
5147
5148 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5149 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5150 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5151 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5152 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5153 required to be constant. These integers are treated as signed values
5154 where relevant.
5155
5156 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5157 to LLVM:
5158
5159 .. code-block:: c
5160
5161     struct RT {
5162       char A;
5163       int B[10][20];
5164       char C;
5165     };
5166     struct ST {
5167       int X;
5168       double Y;
5169       struct RT Z;
5170     };
5171
5172     int *foo(struct ST *s) {
5173       return &s[1].Z.B[5][13];
5174     }
5175
5176 The LLVM code generated by Clang is:
5177
5178 .. code-block:: llvm
5179
5180     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5181     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5182
5183     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5184     entry:
5185       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5186       ret i32* %arrayidx
5187     }
5188
5189 Semantics:
5190 """"""""""
5191
5192 In the example above, the first index is indexing into the
5193 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5194 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5195 indexes into the third element of the structure, yielding a
5196 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5197 structure. The third index indexes into the second element of the
5198 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5199 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5200 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5201 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5202
5203 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5204 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5205 for the given testcase is equivalent to:
5206
5207 .. code-block:: llvm
5208
5209     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5210       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5211       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5212       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5213       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5214       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5215       ret i32* %t5
5216     }
5217
5218 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5219 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5220 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5221 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5222 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5223 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5224 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5225 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5226 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5227 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5228
5229 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5230 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5231 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5232 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5233 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5234 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5235 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5236 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5237 information.
5238
5239 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5240 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5241
5242 Example:
5243 """"""""
5244
5245 .. code-block:: llvm
5246
5247         ; yields [12 x i8]*:aptr
5248         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5249         ; yields i8*:vptr
5250         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5251         ; yields i8*:eptr
5252         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5253         ; yields i32*:iptr
5254         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5255
5256 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5257 must be a vector with the same number of elements. For example:
5258
5259 .. code-block:: llvm
5260
5261      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5262
5263 Conversion Operations
5264 ---------------------
5265
5266 The instructions in this category are the conversion instructions
5267 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5268 various bit conversions on the operand.
5269
5270 '``trunc .. to``' Instruction
5271 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5272
5273 Syntax:
5274 """""""
5275
5276 ::
5277
5278       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5279
5280 Overview:
5281 """""""""
5282
5283 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5284
5285 Arguments:
5286 """"""""""
5287
5288 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5289 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5290 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5291 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5292 types are not allowed.
5293
5294 Semantics:
5295 """"""""""
5296
5297 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5298 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5299 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5300 It will always truncate bits.
5301
5302 Example:
5303 """"""""
5304
5305 .. code-block:: llvm
5306
5307       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5308       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5309       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5310       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5311
5312 '``zext .. to``' Instruction
5313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5314
5315 Syntax:
5316 """""""
5317
5318 ::
5319
5320       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5321
5322 Overview:
5323 """""""""
5324
5325 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5326
5327 Arguments:
5328 """"""""""
5329
5330 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5331 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5332 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5333 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5334
5335 Semantics:
5336 """"""""""
5337
5338 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5339 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5340
5341 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5342
5343 Example:
5344 """"""""
5345
5346 .. code-block:: llvm
5347
5348       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5349       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5350       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5351
5352 '``sext .. to``' Instruction
5353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5354
5355 Syntax:
5356 """""""
5357
5358 ::
5359
5360       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5361
5362 Overview:
5363 """""""""
5364
5365 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5366
5367 Arguments:
5368 """"""""""
5369
5370 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5371 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5372 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5373 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5374
5375 Semantics:
5376 """"""""""
5377
5378 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5379 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5380 of the type ``ty2``.
5381
5382 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5383
5384 Example:
5385 """"""""
5386
5387 .. code-block:: llvm
5388
5389       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5390       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5391       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5392
5393 '``fptrunc .. to``' Instruction
5394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5395
5396 Syntax:
5397 """""""
5398
5399 ::
5400
5401       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5402
5403 Overview:
5404 """""""""
5405
5406 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5407
5408 Arguments:
5409 """"""""""
5410
5411 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5412 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5413 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5414 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5415
5416 Semantics:
5417 """"""""""
5418
5419 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5420 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5421 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5422 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5423
5424 Example:
5425 """"""""
5426
5427 .. code-block:: llvm
5428
5429       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5430       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5431
5432 '``fpext .. to``' Instruction
5433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5434
5435 Syntax:
5436 """""""
5437
5438 ::
5439
5440       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5441
5442 Overview:
5443 """""""""
5444
5445 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5446 point value.
5447
5448 Arguments:
5449 """"""""""
5450
5451 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5452 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5453 to. The source type must be smaller than the destination type.
5454
5455 Semantics:
5456 """"""""""
5457
5458 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5459 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5460 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5461 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5462 *no-op cast* for a floating point cast.
5463
5464 Example:
5465 """"""""
5466
5467 .. code-block:: llvm
5468
5469       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5470       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5471
5472 '``fptoui .. to``' Instruction
5473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5474
5475 Syntax:
5476 """""""
5477
5478 ::
5479
5480       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5481
5482 Overview:
5483 """""""""
5484
5485 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5486 integer equivalent of type ``ty2``.
5487
5488 Arguments:
5489 """"""""""
5490
5491 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5492 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5493 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5494 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5495 type with the same number of elements as ``ty``
5496
5497 Semantics:
5498 """"""""""
5499
5500 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5501 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5502 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5503 are undefined.
5504
5505 Example:
5506 """"""""
5507
5508 .. code-block:: llvm
5509
5510       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5511       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5512       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5513
5514 '``fptosi .. to``' Instruction
5515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5516
5517 Syntax:
5518 """""""
5519
5520 ::
5521
5522       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5523
5524 Overview:
5525 """""""""
5526
5527 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5528 ``value`` to type ``ty2``.
5529
5530 Arguments:
5531 """"""""""
5532
5533 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5534 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5535 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5536 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5537 type with the same number of elements as ``ty``
5538
5539 Semantics:
5540 """"""""""
5541
5542 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5543 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5544 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5545 are undefined.
5546
5547 Example:
5548 """"""""
5549
5550 .. code-block:: llvm
5551
5552       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5553       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5554       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5555
5556 '``uitofp .. to``' Instruction
5557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5558
5559 Syntax:
5560 """""""
5561
5562 ::
5563
5564       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5565
5566 Overview:
5567 """""""""
5568
5569 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5570 and converts that value to the ``ty2`` type.
5571
5572 Arguments:
5573 """"""""""
5574
5575 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5576 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5577 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5578 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5579 type with the same number of elements as ``ty``
5580
5581 Semantics:
5582 """"""""""
5583
5584 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5585 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5586 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5587 are undefined.
5588
5589 Example:
5590 """"""""
5591
5592 .. code-block:: llvm
5593
5594       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5595       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5596
5597 '``sitofp .. to``' Instruction
5598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5599
5600 Syntax:
5601 """""""
5602
5603 ::
5604
5605       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5606
5607 Overview:
5608 """""""""
5609
5610 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5611 converts that value to the ``ty2`` type.
5612
5613 Arguments:
5614 """"""""""
5615
5616 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5617 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5618 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5619 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5620 type with the same number of elements as ``ty``
5621
5622 Semantics:
5623 """"""""""
5624
5625 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5626 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5627 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5628 undefined.
5629
5630 Example:
5631 """"""""
5632
5633 .. code-block:: llvm
5634
5635       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5636       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5637
5638 .. _i_ptrtoint:
5639
5640 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5641 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5642
5643 Syntax:
5644 """""""
5645
5646 ::
5647
5648       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5649
5650 Overview:
5651 """""""""
5652
5653 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5654 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5655
5656 Arguments:
5657 """"""""""
5658
5659 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5660 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5661 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5662 a vector of integers type.
5663
5664 Semantics:
5665 """"""""""
5666
5667 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5668 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5669 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5670 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5671 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5672 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5673 change.
5674
5675 Example:
5676 """"""""
5677
5678 .. code-block:: llvm
5679
5680       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5681       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5682       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5683
5684 .. _i_inttoptr:
5685
5686 '``inttoptr .. to``' Instruction
5687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5688
5689 Syntax:
5690 """""""
5691
5692 ::
5693
5694       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5695
5696 Overview:
5697 """""""""
5698
5699 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5700 pointer type, ``ty2``.
5701
5702 Arguments:
5703 """"""""""
5704
5705 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5706 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5707 type.
5708
5709 Semantics:
5710 """"""""""
5711
5712 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5713 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5714 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5715 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5716 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5717 nothing is done (*no-op cast*).
5718
5719 Example:
5720 """"""""
5721
5722 .. code-block:: llvm
5723
5724       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5725       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5726       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5727       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5728
5729 .. _i_bitcast:
5730
5731 '``bitcast .. to``' Instruction
5732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5733
5734 Syntax:
5735 """""""
5736
5737 ::
5738
5739       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5740
5741 Overview:
5742 """""""""
5743
5744 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5745 changing any bits.
5746
5747 Arguments:
5748 """"""""""
5749
5750 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5751 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5752 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5753 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5754 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5755 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5756 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5757 long as they have the same size).
5758
5759 Semantics:
5760 """"""""""
5761
5762 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5763 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5764 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5765 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5766 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5767 pointers) types with the same address space through this instruction.
5768 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5769 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5770
5771 Example:
5772 """"""""
5773
5774 .. code-block:: llvm
5775
5776       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5777       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5778       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5779       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5780
5781 .. _i_addrspacecast:
5782
5783 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5785
5786 Syntax:
5787 """""""
5788
5789 ::
5790
5791       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5792
5793 Overview:
5794 """""""""
5795
5796 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5797 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5798
5799 Arguments:
5800 """"""""""
5801
5802 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5803 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5804 address space.
5805
5806 Semantics:
5807 """"""""""
5808
5809 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5810 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5811 value modification, depending on the target and the address space
5812 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5813 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5814 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5815 location.
5816
5817 Example:
5818 """"""""
5819
5820 .. code-block:: llvm
5821
5822       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5823       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5824       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5825
5826 .. _otherops:
5827
5828 Other Operations
5829 ----------------
5830
5831 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5832 which defy better classification.
5833
5834 .. _i_icmp:
5835
5836 '``icmp``' Instruction
5837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5838
5839 Syntax:
5840 """""""
5841
5842 ::
5843
5844       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5845
5846 Overview:
5847 """""""""
5848
5849 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5850 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5851 pointer, or pointer vector operands.
5852
5853 Arguments:
5854 """"""""""
5855
5856 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5857 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5858 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5859
5860 #. ``eq``: equal
5861 #. ``ne``: not equal
5862 #. ``ugt``: unsigned greater than
5863 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5864 #. ``ult``: unsigned less than
5865 #. ``ule``: unsigned less or equal
5866 #. ``sgt``: signed greater than
5867 #. ``sge``: signed greater or equal
5868 #. ``slt``: signed less than
5869 #. ``sle``: signed less or equal
5870
5871 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5872 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5873 must also be identical types.
5874
5875 Semantics:
5876 """"""""""
5877
5878 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5879 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5880 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5881
5882 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5883    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5884 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5885    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5886 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5887    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5888 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5889    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5890 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5891    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5892 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5893    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5894 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5895    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5896 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5897    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5898 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5899    if ``op1`` is less than ``op2``.
5900 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5901    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5902
5903 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5904 are compared as if they were integers.
5905
5906 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5907 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5908 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5909
5910 Example:
5911 """"""""
5912
5913 .. code-block:: llvm
5914
5915       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5916       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5917       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5918       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5919       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5920       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5921
5922 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5923 ``icmp`` instruction.
5924
5925 .. _i_fcmp:
5926
5927 '``fcmp``' Instruction
5928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5929
5930 Syntax:
5931 """""""
5932
5933 ::
5934
5935       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5936
5937 Overview:
5938 """""""""
5939
5940 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5941 values based on comparison of its operands.
5942
5943 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5944 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5945
5946 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5947 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5948 compared.
5949
5950 Arguments:
5951 """"""""""
5952
5953 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5954 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5955 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5956
5957 #. ``false``: no comparison, always returns false
5958 #. ``oeq``: ordered and equal
5959 #. ``ogt``: ordered and greater than
5960 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5961 #. ``olt``: ordered and less than
5962 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5963 #. ``one``: ordered and not equal
5964 #. ``ord``: ordered (no nans)
5965 #. ``ueq``: unordered or equal
5966 #. ``ugt``: unordered or greater than
5967 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5968 #. ``ult``: unordered or less than
5969 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5970 #. ``une``: unordered or not equal
5971 #. ``uno``: unordered (either nans)
5972 #. ``true``: no comparison, always returns true
5973
5974 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5975 that either operand may be a QNAN.
5976
5977 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5978 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5979 type. They must have identical types.
5980
5981 Semantics:
5982 """"""""""
5983
5984 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5985 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5986 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5987 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5988
5989 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5990 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5991    is equal to ``op2``.
5992 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5993    is greater than ``op2``.
5994 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5995    is greater than or equal to ``op2``.
5996 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5997    is less than ``op2``.
5998 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5999    is less than or equal to ``op2``.
6000 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6001    is not equal to ``op2``.
6002 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6003 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6004    equal to ``op2``.
6005 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6006    greater than ``op2``.
6007 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6008    greater than or equal to ``op2``.
6009 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6010    less than ``op2``.
6011 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6012    less than or equal to ``op2``.
6013 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6014    not equal to ``op2``.
6015 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6016 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6017
6018 Example:
6019 """"""""
6020
6021 .. code-block:: llvm
6022
6023       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6024       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6025       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6026       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6027
6028 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6029 ``fcmp`` instruction.
6030
6031 .. _i_phi:
6032
6033 '``phi``' Instruction
6034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6035
6036 Syntax:
6037 """""""
6038
6039 ::
6040
6041       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6042
6043 Overview:
6044 """""""""
6045
6046 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6047 graph representing the function.
6048
6049 Arguments:
6050 """"""""""
6051
6052 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6053 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6054 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6055 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6056 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6057 label arguments.
6058
6059 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6060 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6061 block.
6062
6063 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6064 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6065 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6066 instruction's return value on the same edge).
6067
6068 Semantics:
6069 """"""""""
6070
6071 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6072 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6073 executed just prior to the current block.
6074
6075 Example:
6076 """"""""
6077
6078 .. code-block:: llvm
6079
6080     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6081       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6082       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6083       br label %Loop
6084
6085 .. _i_select:
6086
6087 '``select``' Instruction
6088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6089
6090 Syntax:
6091 """""""
6092
6093 ::
6094
6095       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6096
6097       selty is either i1 or {<N x i1>}
6098
6099 Overview:
6100 """""""""
6101
6102 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6103 condition, without branching.
6104
6105 Arguments:
6106 """"""""""
6107
6108 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6109 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6110 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6111 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6112 elements.
6113
6114 Semantics:
6115 """"""""""
6116
6117 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6118 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6119 argument.
6120
6121 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6122 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6123
6124 Example:
6125 """"""""
6126
6127 .. code-block:: llvm
6128
6129       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6130
6131 .. _i_call:
6132
6133 '``call``' Instruction
6134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6135
6136 Syntax:
6137 """""""
6138
6139 ::
6140
6141       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6142
6143 Overview:
6144 """""""""
6145
6146 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6147
6148 Arguments:
6149 """"""""""
6150
6151 This instruction requires several arguments:
6152
6153 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6154    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6155    be marked "tail" even if they do not occur before a
6156    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6157    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6158    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6159    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6160    automatic `sibling call
6161    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6162    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6163    when the following extra requirements are met:
6164
6165    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6166    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6167       uses value of call or is void).
6168    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6169       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6170    -  `Platform specific constraints are
6171       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6172
6173 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6174    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6175    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6176    calling convention of the call must match the calling convention of
6177    the target function, or else the behavior is undefined.
6178 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6179    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6180    are valid here.
6181 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6182    type of the return value. Functions that return no value are marked
6183    ``void``.
6184 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6185    being invoked. The argument types must match the types implied by
6186    this signature. This type can be omitted if the function is not
6187    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6188    function.
6189 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6190    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6191    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6192    to function value.
6193 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6194    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6195    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6196    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6197    extra arguments can be specified.
6198 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6199    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6200    attributes are valid here.
6201
6202 Semantics:
6203 """"""""""
6204
6205 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6206 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6207 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6208 flow continues with the instruction after the function call, and the
6209 return value of the function is bound to the result argument.
6210
6211 Example:
6212 """"""""
6213
6214 .. code-block:: llvm
6215
6216       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6217       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6218       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6219       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6220       call void %foo(i8 97 signext)
6221
6222       %struct.A = type { i32, i8 }
6223       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6224       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6225       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6226       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6227       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6228
6229 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6230 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6231 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6232 This is something we'd like to change in the future to provide better
6233 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6234
6235 .. _i_va_arg:
6236
6237 '``va_arg``' Instruction
6238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6239
6240 Syntax:
6241 """""""
6242
6243 ::
6244
6245       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6246
6247 Overview:
6248 """""""""
6249
6250 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6251 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6252 the ``va_arg`` macro in C.
6253
6254 Arguments:
6255 """"""""""
6256
6257 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6258 argument. It returns a value of the specified argument type and
6259 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6260 type of ``va_list`` is target specific.
6261
6262 Semantics:
6263 """"""""""
6264
6265 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6266 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6267 the next argument. For more information, see the variable argument
6268 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6269
6270 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6271 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6272 function.
6273
6274 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6275 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6276
6277 Example:
6278 """"""""
6279
6280 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6281
6282 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6283 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6284 types on any target.
6285
6286 .. _i_landingpad:
6287
6288 '``landingpad``' Instruction
6289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6290
6291 Syntax:
6292 """""""
6293
6294 ::
6295
6296       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6297       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6298
6299       <clause> := catch <type> <value>
6300       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6301
6302 Overview:
6303 """""""""
6304
6305 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6306 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6307 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6308 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6309 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6310 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6311
6312 Arguments:
6313 """"""""""
6314
6315 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6316 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6317 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6318
6319 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6320 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6321 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6322 clause takes an array constant as its argument. Use
6323 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6324 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6325 the ``cleanup`` flag.
6326
6327 Semantics:
6328 """"""""""
6329
6330 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6331 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6332 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6333 calling conventions, how the personality function results are
6334 represented in LLVM IR is target specific.
6335
6336 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6337 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6338 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6339 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6340 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6341 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6342 unwinding continues further up the call stack.
6343
6344 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6345
6346 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6347    of an '``invoke``' instruction.
6348 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6349    first non-PHI instruction.
6350 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6351    pad block.
6352 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6353    '``landingpad``' instruction.
6354 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6355    personality function.
6356
6357 Example:
6358 """"""""
6359
6360 .. code-block:: llvm
6361
6362       ;; A landing pad which can catch an integer.
6363       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6364                catch i8** @_ZTIi
6365       ;; A landing pad that is a cleanup.
6366       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6367                cleanup
6368       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6369       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6370                catch i8** @_ZTIi
6371                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6372
6373 .. _intrinsics:
6374
6375 Intrinsic Functions
6376 ===================
6377
6378 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6379 have well known names and semantics and are required to follow certain
6380 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6381 for the LLVM language that does not require changing all of the
6382 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6383 reader/writer, the parser, etc...).
6384
6385 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6386 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6387 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6388 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6389 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6390 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6391 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6392 are added that they be documented here.
6393
6394 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6395 represents a family of functions that perform the same operation but on
6396 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6397 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6398 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6399 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6400 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6401 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6402 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6403 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6404 argument or the result.
6405
6406 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6407 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6408 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6409 whose type is matched against another type do not. For example, the
6410 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6411 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6412 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6413 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6414 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6415 type is matched against the return type, it does not require its own
6416 name suffix.
6417
6418 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6419 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6420
6421 .. _int_varargs:
6422
6423 Variable Argument Handling Intrinsics
6424 -------------------------------------
6425
6426 Variable argument support is defined in LLVM with the
6427 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6428 functions. These functions are related to the similarly named macros
6429 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6430
6431 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6432 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6433 does not define what this type is, so all transformations should be
6434 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6435
6436 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6437 variable argument handling intrinsic functions are used.
6438
6439 .. code-block:: llvm
6440
6441     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6442       ; Initialize variable argument processing
6443       %ap = alloca i8*
6444       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6445       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6446
6447       ; Read a single integer argument
6448       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6449
6450       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6451       %aq = alloca i8*
6452       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6453       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6454       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6455
6456       ; Stop processing of arguments.
6457       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6458       ret i32 %tmp
6459     }
6460
6461     declare void @llvm.va_start(i8*)
6462     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6463     declare void @llvm.va_end(i8*)
6464
6465 .. _int_va_start:
6466
6467 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6469
6470 Syntax:
6471 """""""
6472
6473 ::
6474
6475       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6476
6477 Overview:
6478 """""""""
6479
6480 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6481 subsequent use by ``va_arg``.
6482
6483 Arguments:
6484 """"""""""
6485
6486 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6487
6488 Semantics:
6489 """"""""""
6490
6491 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6492 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6493 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6494 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6495 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6496 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6497 that out.
6498
6499 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6501
6502 Syntax:
6503 """""""
6504
6505 ::
6506
6507       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6508
6509 Overview:
6510 """""""""
6511
6512 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6513 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6514
6515 Arguments:
6516 """"""""""
6517
6518 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6519
6520 Semantics:
6521 """"""""""
6522
6523 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6524 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6525 element to which the argument points. Calls to
6526 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6527 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6528 ``llvm.va_end``.
6529
6530 .. _int_va_copy:
6531
6532 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6533 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6534
6535 Syntax:
6536 """""""
6537
6538 ::
6539
6540       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6541
6542 Overview:
6543 """""""""
6544
6545 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6546 from the source argument list to the destination argument list.
6547
6548 Arguments:
6549 """"""""""
6550
6551 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6552 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6553
6554 Semantics:
6555 """"""""""
6556
6557 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6558 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6559 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6560 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6561 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6562
6563 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6564 --------------------------------------
6565
6566 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6567 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6568 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6569 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6570 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6571 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6572 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6573 details, see `Accurate Garbage Collection with
6574 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6575
6576 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6577 address space (address space zero).
6578
6579 .. _int_gcroot:
6580
6581 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6583
6584 Syntax:
6585 """""""
6586
6587 ::
6588
6589       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6590
6591 Overview:
6592 """""""""
6593
6594 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6595 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6596
6597 Arguments:
6598 """"""""""
6599
6600 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6601 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6602 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6603 root.
6604
6605 Semantics:
6606 """"""""""
6607
6608 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6609 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6610 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6611 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6612 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6613
6614 .. _int_gcread:
6615
6616 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6618
6619 Syntax:
6620 """""""
6621
6622 ::
6623
6624       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6625
6626 Overview:
6627 """""""""
6628
6629 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6630 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6631 barriers.
6632
6633 Arguments:
6634 """"""""""
6635
6636 The second argument is the address to read from, which should be an
6637 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6638 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6639 runtime (otherwise null).
6640
6641 Semantics:
6642 """"""""""
6643
6644 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6645 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6646 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6647 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6648 algorithm <gc>`.
6649
6650 .. _int_gcwrite:
6651
6652 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6654
6655 Syntax:
6656 """""""
6657
6658 ::
6659
6660       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6661
6662 Overview:
6663 """""""""
6664
6665 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6666 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6667 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6668
6669 Arguments:
6670 """"""""""
6671
6672 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6673 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6674 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6675 object, Obj may be null.
6676
6677 Semantics:
6678 """"""""""
6679
6680 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6681 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6682 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6683 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6684 algorithm <gc>`.
6685
6686 Code Generator Intrinsics
6687 -------------------------
6688
6689 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6690 may only be implemented with code generator support.
6691
6692 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6694
6695 Syntax:
6696 """""""
6697
6698 ::
6699
6700       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6701
6702 Overview:
6703 """""""""
6704
6705 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6706 target-specific value indicating the return address of the current
6707 function or one of its callers.
6708
6709 Arguments:
6710 """"""""""
6711
6712 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6713 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6714 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6715 value.
6716
6717 Semantics:
6718 """"""""""
6719
6720 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6721 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6722 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6723 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6724 used for debugging purposes.
6725
6726 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6727 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6728 of the obvious source-language caller.
6729
6730 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6732
6733 Syntax:
6734 """""""
6735
6736 ::
6737
6738       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6739
6740 Overview:
6741 """""""""
6742
6743 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6744 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6745
6746 Arguments:
6747 """"""""""
6748
6749 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6750 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6751 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6752 value.
6753
6754 Semantics:
6755 """"""""""
6756
6757 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6758 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6759 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6760 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6761 used for debugging purposes.
6762
6763 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6764 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6765 of the obvious source-language caller.
6766
6767 .. _int_stacksave:
6768
6769 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6771
6772 Syntax:
6773 """""""
6774
6775 ::
6776
6777       declare i8* @llvm.stacksave()
6778
6779 Overview:
6780 """""""""
6781
6782 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6783 of the function stack, for use with
6784 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6785 implementing language features like scoped automatic variable sized
6786 arrays in C99.
6787
6788 Semantics:
6789 """"""""""
6790
6791 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6792 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6793 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6794 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6795 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6796 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6797 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6798
6799 .. _int_stackrestore:
6800
6801 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6803
6804 Syntax:
6805 """""""
6806
6807 ::
6808
6809       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6810
6811 Overview:
6812 """""""""
6813
6814 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6815 the function stack to the state it was in when the corresponding
6816 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6817 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6818 sized arrays in C99.
6819
6820 Semantics:
6821 """"""""""
6822
6823 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6824
6825 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6827
6828 Syntax:
6829 """""""
6830
6831 ::
6832
6833       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6834
6835 Overview:
6836 """""""""
6837
6838 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6839 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6840 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6841 its performance characteristics.
6842
6843 Arguments:
6844 """"""""""
6845
6846 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6847 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6848 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6849 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6850 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6851 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6852 arguments must be constant integers.
6853
6854 Semantics:
6855 """"""""""
6856
6857 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6858 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6859 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6860 the processor cache for better performance.
6861
6862 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6864
6865 Syntax:
6866 """""""
6867
6868 ::
6869
6870       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6871
6872 Overview:
6873 """""""""
6874
6875 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6876 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6877 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6878 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6879 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6880 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6881 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6882 allow correlations of simulation runs.
6883
6884 Arguments:
6885 """"""""""
6886
6887 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6888
6889 Semantics:
6890 """"""""""
6891
6892 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6893 that do not support this intrinsic may ignore it.
6894
6895 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6897
6898 Syntax:
6899 """""""
6900
6901 ::
6902
6903       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6904
6905 Overview:
6906 """""""""
6907
6908 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6909 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6910 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6911 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6912 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6913 timings.
6914
6915 Semantics:
6916 """"""""""
6917
6918 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6919 memory. Implementations are allowed to either return a application
6920 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6921 is lowered to a constant 0.
6922
6923 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6924 running at and the host platform.
6925
6926 Standard C Library Intrinsics
6927 -----------------------------
6928
6929 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6930 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6931 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6932 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6933
6934 .. _int_memcpy:
6935
6936 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6937 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6938
6939 Syntax:
6940 """""""
6941
6942 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6943 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6944 support all bit widths however.
6945
6946 ::
6947
6948       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6949                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6950       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6951                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6952
6953 Overview:
6954 """""""""
6955
6956 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6957 source location to the destination location.
6958
6959 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6960 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6961 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6962
6963 Arguments:
6964 """"""""""
6965
6966 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6967 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6968 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6969 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6970 boolean indicating a volatile access.
6971
6972 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6973 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6974 are aligned to that boundary.
6975
6976 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6977 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6978 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6979
6980 Semantics:
6981 """"""""""
6982
6983 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6984 source location to the destination location, which are not allowed to
6985 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6986 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6987 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6988
6989 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6990 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6991
6992 Syntax:
6993 """""""
6994
6995 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6996 bit width and for different address space. Not all targets support all
6997 bit widths however.
6998
6999 ::
7000
7001       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7002                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7003       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7004                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7005
7006 Overview:
7007 """""""""
7008
7009 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7010 source location to the destination location. It is similar to the
7011 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7012 overlap.
7013
7014 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7015 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7016 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7017
7018 Arguments:
7019 """"""""""
7020
7021 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7022 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7023 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7024 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7025 boolean indicating a volatile access.
7026
7027 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7028 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7029 aligned to that boundary.
7030
7031 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7032 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7033 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7034
7035 Semantics:
7036 """"""""""
7037
7038 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7039 source location to the destination location, which may overlap. It
7040 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7041 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7042 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7043
7044 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7046
7047 Syntax:
7048 """""""
7049
7050 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7051 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7052 support all bit widths.
7053
7054 ::
7055
7056       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7057                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7058       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7059                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7060
7061 Overview:
7062 """""""""
7063
7064 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7065 particular byte value.
7066
7067 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7068 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7069 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7070
7071 Arguments:
7072 """"""""""
7073
7074 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7075 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7076 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7077 argument is the known alignment of the destination location.
7078
7079 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7080 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7081 that boundary.
7082
7083 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7084 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7085 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7086
7087 Semantics:
7088 """"""""""
7089
7090 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7091 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7092 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7093 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7094
7095 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7097
7098 Syntax:
7099 """""""
7100
7101 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7102 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7103 all types however.
7104
7105 ::
7106
7107       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7108       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7109       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7110       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7111       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7112
7113 Overview:
7114 """""""""
7115
7116 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7117 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7118 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7119 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7120 because there is no need to worry about errno being set).
7121 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7122
7123 Arguments:
7124 """"""""""
7125
7126 The argument and return value are floating point numbers of the same
7127 type.
7128
7129 Semantics:
7130 """"""""""
7131
7132 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7133 nonnegative floating point number.
7134
7135 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7137
7138 Syntax:
7139 """""""
7140
7141 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7142 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7143 all types however.
7144
7145 ::
7146
7147       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7148       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7149       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7150       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7151       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7152
7153 Overview:
7154 """""""""
7155
7156 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7157 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7158 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7159 used, the second argument remains a scalar integer value.
7160
7161 Arguments:
7162 """"""""""
7163
7164 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7165 raise to that power.
7166
7167 Semantics:
7168 """"""""""
7169
7170 This function returns the first value raised to the second power with an
7171 unspecified sequence of rounding operations.
7172
7173 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7175
7176 Syntax:
7177 """""""
7178
7179 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7180 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7181 all types however.
7182
7183 ::
7184
7185       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7186       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7187       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7188       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7189       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7190
7191 Overview:
7192 """""""""
7193
7194 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7195
7196 Arguments:
7197 """"""""""
7198
7199 The argument and return value are floating point numbers of the same
7200 type.
7201
7202 Semantics:
7203 """"""""""
7204
7205 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7206 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7207 conditions in the same way.
7208
7209 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7211
7212 Syntax:
7213 """""""
7214
7215 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7216 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7217 all types however.
7218
7219 ::
7220
7221       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7222       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7223       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7224       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7225       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7226
7227 Overview:
7228 """""""""
7229
7230 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7231
7232 Arguments:
7233 """"""""""
7234
7235 The argument and return value are floating point numbers of the same
7236 type.
7237
7238 Semantics:
7239 """"""""""
7240
7241 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7242 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7243 conditions in the same way.
7244
7245 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7247
7248 Syntax:
7249 """""""
7250
7251 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7252 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7253 all types however.
7254
7255 ::
7256
7257       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7258       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7259       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7260       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7261       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7262
7263 Overview:
7264 """""""""
7265
7266 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7267 specified (positive or negative) power.
7268
7269 Arguments:
7270 """"""""""
7271
7272 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7273 to raise to that power.
7274
7275 Semantics:
7276 """"""""""
7277
7278 This function returns the first value raised to the second power,
7279 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7280 handles error conditions in the same way.
7281
7282 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7284
7285 Syntax:
7286 """""""
7287
7288 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7289 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7290 all types however.
7291
7292 ::
7293
7294       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7295       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7296       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7297       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7298       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7299
7300 Overview:
7301 """""""""
7302
7303 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7304
7305 Arguments:
7306 """"""""""
7307
7308 The argument and return value are floating point numbers of the same
7309 type.
7310
7311 Semantics:
7312 """"""""""
7313
7314 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7315 would, and handles error conditions in the same way.
7316
7317 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7319
7320 Syntax:
7321 """""""
7322
7323 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7324 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7325 all types however.
7326
7327 ::
7328
7329       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7330       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7331       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7332       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7333       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7334
7335 Overview:
7336 """""""""
7337
7338 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7339
7340 Arguments:
7341 """"""""""
7342
7343 The argument and return value are floating point numbers of the same
7344 type.
7345
7346 Semantics:
7347 """"""""""
7348
7349 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7350 would, and handles error conditions in the same way.
7351
7352 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7354
7355 Syntax:
7356 """""""
7357
7358 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7359 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7360 all types however.
7361
7362 ::
7363
7364       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7365       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7366       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7367       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7368       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7369
7370 Overview:
7371 """""""""
7372
7373 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7374
7375 Arguments:
7376 """"""""""
7377
7378 The argument and return value are floating point numbers of the same
7379 type.
7380
7381 Semantics:
7382 """"""""""
7383
7384 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7385 would, and handles error conditions in the same way.
7386
7387 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7389
7390 Syntax:
7391 """""""
7392
7393 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7394 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7395 all types however.
7396
7397 ::
7398
7399       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7400       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7401       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7402       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7403       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7404
7405 Overview:
7406 """""""""
7407
7408 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7409
7410 Arguments:
7411 """"""""""
7412
7413 The argument and return value are floating point numbers of the same
7414 type.
7415
7416 Semantics:
7417 """"""""""
7418
7419 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7420 would, and handles error conditions in the same way.
7421
7422 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7424
7425 Syntax:
7426 """""""
7427
7428 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7429 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7430 all types however.
7431
7432 ::
7433
7434       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7435       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7436       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7437       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7438       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7439
7440 Overview:
7441 """""""""
7442
7443 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7444
7445 Arguments:
7446 """"""""""
7447
7448 The argument and return value are floating point numbers of the same
7449 type.
7450
7451 Semantics:
7452 """"""""""
7453
7454 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7455 would, and handles error conditions in the same way.
7456
7457 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7459
7460 Syntax:
7461 """""""
7462
7463 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7464 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7465 all types however.
7466
7467 ::
7468
7469       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7470       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7471       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7472       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7473       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7474
7475 Overview:
7476 """""""""
7477
7478 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7479 operation.
7480
7481 Arguments:
7482 """"""""""
7483
7484 The argument and return value are floating point numbers of the same
7485 type.
7486
7487 Semantics:
7488 """"""""""
7489
7490 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7491 would.
7492
7493 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7495
7496 Syntax:
7497 """""""
7498
7499 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7500 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7501 all types however.
7502
7503 ::
7504
7505       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7506       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7507       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7508       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7509       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7510
7511 Overview:
7512 """""""""
7513
7514 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7515 operand.
7516
7517 Arguments:
7518 """"""""""
7519
7520 The argument and return value are floating point numbers of the same
7521 type.
7522
7523 Semantics:
7524 """"""""""
7525
7526 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7527 would, and handles error conditions in the same way.
7528
7529 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7531
7532 Syntax:
7533 """""""
7534
7535 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7536 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7537 all types however.
7538
7539 ::
7540
7541       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7542       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7543       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7544       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7545       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7546
7547 Overview:
7548 """""""""
7549
7550 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7551 first operand and the sign of the second operand.
7552
7553 Arguments:
7554 """"""""""
7555
7556 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7557 type.
7558
7559 Semantics:
7560 """"""""""
7561
7562 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7563 functions would, and handles error conditions in the same way.
7564
7565 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7567
7568 Syntax:
7569 """""""
7570
7571 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7572 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7573 all types however.
7574
7575 ::
7576
7577       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7578       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7579       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7580       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7581       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7582
7583 Overview:
7584 """""""""
7585
7586 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7587
7588 Arguments:
7589 """"""""""
7590
7591 The argument and return value are floating point numbers of the same
7592 type.
7593
7594 Semantics:
7595 """"""""""
7596
7597 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7598 would, and handles error conditions in the same way.
7599
7600 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7602
7603 Syntax:
7604 """""""
7605
7606 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7607 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7608 all types however.
7609
7610 ::
7611
7612       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7613       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7614       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7615       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7616       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7617
7618 Overview:
7619 """""""""
7620
7621 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7622
7623 Arguments:
7624 """"""""""
7625
7626 The argument and return value are floating point numbers of the same
7627 type.
7628
7629 Semantics:
7630 """"""""""
7631
7632 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7633 would, and handles error conditions in the same way.
7634
7635 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7636 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7637
7638 Syntax:
7639 """""""
7640
7641 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7642 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7643 all types however.
7644
7645 ::
7646
7647       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7648       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7649       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7650       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7651       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7652
7653 Overview:
7654 """""""""
7655
7656 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7657 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7658
7659 Arguments:
7660 """"""""""
7661
7662 The argument and return value are floating point numbers of the same
7663 type.
7664
7665 Semantics:
7666 """"""""""
7667
7668 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7669 would, and handles error conditions in the same way.
7670
7671 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7673
7674 Syntax:
7675 """""""
7676
7677 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7678 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7679 all types however.
7680
7681 ::
7682
7683       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7684       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7685       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7686       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7687       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7688
7689 Overview:
7690 """""""""
7691
7692 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7693 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7694 operand isn't an integer.
7695
7696 Arguments:
7697 """"""""""
7698
7699 The argument and return value are floating point numbers of the same
7700 type.
7701
7702 Semantics:
7703 """"""""""
7704
7705 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7706 would, and handles error conditions in the same way.
7707
7708 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7710
7711 Syntax:
7712 """""""
7713
7714 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7715 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7716 all types however.
7717
7718 ::
7719
7720       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7721       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7722       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7723       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7724       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7725
7726 Overview:
7727 """""""""
7728
7729 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7730 nearest integer.
7731
7732 Arguments:
7733 """"""""""
7734
7735 The argument and return value are floating point numbers of the same
7736 type.
7737
7738 Semantics:
7739 """"""""""
7740
7741 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7742 functions would, and handles error conditions in the same way.
7743
7744 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7746
7747 Syntax:
7748 """""""
7749
7750 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7751 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7752 all types however.
7753
7754 ::
7755
7756       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7757       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7758       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7759       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7760       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7761
7762 Overview:
7763 """""""""
7764
7765 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7766 nearest integer.
7767
7768 Arguments:
7769 """"""""""
7770
7771 The argument and return value are floating point numbers of the same
7772 type.
7773
7774 Semantics:
7775 """"""""""
7776
7777 This function returns the same values as the libm ``round``
7778 functions would, and handles error conditions in the same way.
7779
7780 Bit Manipulation Intrinsics
7781 ---------------------------
7782
7783 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7784 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7785
7786 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7788
7789 Syntax:
7790 """""""
7791
7792 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7793 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7794
7795 ::
7796
7797       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7798       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7799       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7800
7801 Overview:
7802 """""""""
7803
7804 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7805 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7806 These are useful for performing operations on data that is not in the
7807 target's native byte order.
7808
7809 Semantics:
7810 """"""""""
7811
7812 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7813 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7814 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7815 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7816 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7817 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7818 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7819 respectively).
7820
7821 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7823
7824 Syntax:
7825 """""""
7826
7827 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7828 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7829 support all bit widths or vector types, however.
7830
7831 ::
7832
7833       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7834       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7835       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7836       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7837       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7838       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7839
7840 Overview:
7841 """""""""
7842
7843 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7844 in a value.
7845
7846 Arguments:
7847 """"""""""
7848
7849 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7850 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7851 match the argument type.
7852
7853 Semantics:
7854 """"""""""
7855
7856 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7857 each element of a vector.
7858
7859 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7861
7862 Syntax:
7863 """""""
7864
7865 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7866 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7867 targets support all bit widths or vector types, however.
7868
7869 ::
7870
7871       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7872       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7873       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7874       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7875       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7876       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7877
7878 Overview:
7879 """""""""
7880
7881 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7882 leading zeros in a variable.
7883
7884 Arguments:
7885 """"""""""
7886
7887 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7888 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7889 type must match the first argument type.
7890
7891 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7892 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7893 defined result. Historically some architectures did not provide a
7894 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7895 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7896
7897 Semantics:
7898 """"""""""
7899
7900 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7901 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7902 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7903 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7904 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7905
7906 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7908
7909 Syntax:
7910 """""""
7911
7912 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7913 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7914 support all bit widths or vector types, however.
7915
7916 ::
7917
7918       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7919       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7920       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7921       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7922       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7923       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7924
7925 Overview:
7926 """""""""
7927
7928 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7929 trailing zeros.
7930
7931 Arguments:
7932 """"""""""
7933
7934 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7935 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7936 type must match the first argument type.
7937
7938 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7939 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7940 defined result. Historically some architectures did not provide a
7941 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7942 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7943
7944 Semantics:
7945 """"""""""
7946
7947 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7948 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7949 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7950 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7951 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7952
7953 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7954 -----------------------------------
7955
7956 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7957
7958 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7960
7961 Syntax:
7962 """""""
7963
7964 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7965 on any integer bit width.
7966
7967 ::
7968
7969       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7970       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7971       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7972
7973 Overview:
7974 """""""""
7975
7976 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7977 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7978 occurred during the signed summation.
7979
7980 Arguments:
7981 """"""""""
7982
7983 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7984 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7985 bit width. The second element of the result structure must be of type
7986 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7987 addition.
7988
7989 Semantics:
7990 """"""""""
7991
7992 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7993 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7994 first element of which is the signed summation, and the second element
7995 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7996 overflow.
7997
7998 Examples:
7999 """""""""
8000
8001 .. code-block:: llvm
8002
8003       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8004       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8005       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8006       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8007
8008 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8010
8011 Syntax:
8012 """""""
8013
8014 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8015 on any integer bit width.
8016
8017 ::
8018
8019       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8020       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8021       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8022
8023 Overview:
8024 """""""""
8025
8026 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8027 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8028 occurred during the unsigned summation.
8029
8030 Arguments:
8031 """"""""""
8032
8033 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8034 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8035 bit width. The second element of the result structure must be of type
8036 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8037 addition.
8038
8039 Semantics:
8040 """"""""""
8041
8042 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8043 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8044 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8045 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8046
8047 Examples:
8048 """""""""
8049
8050 .. code-block:: llvm
8051
8052       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8053       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8054       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8055       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8056
8057 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8059
8060 Syntax:
8061 """""""
8062
8063 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8064 on any integer bit width.
8065
8066 ::
8067
8068       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8069       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8070       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8071
8072 Overview:
8073 """""""""
8074
8075 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8076 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8077 overflow occurred during the signed subtraction.
8078
8079 Arguments:
8080 """"""""""
8081
8082 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8083 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8084 bit width. The second element of the result structure must be of type
8085 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8086 subtraction.
8087
8088 Semantics:
8089 """"""""""
8090
8091 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8092 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8093 first element of which is the subtraction, and the second element of
8094 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8095 overflow.
8096
8097 Examples:
8098 """""""""
8099
8100 .. code-block:: llvm
8101
8102       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8103       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8104       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8105       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8106
8107 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8109
8110 Syntax:
8111 """""""
8112
8113 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8114 on any integer bit width.
8115
8116 ::
8117
8118       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8119       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8120       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8121
8122 Overview:
8123 """""""""
8124
8125 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8126 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8127 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8128
8129 Arguments:
8130 """"""""""
8131
8132 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8133 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8134 bit width. The second element of the result structure must be of type
8135 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8136 subtraction.
8137
8138 Semantics:
8139 """"""""""
8140
8141 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8142 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8143 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8144 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8145 overflow.
8146
8147 Examples:
8148 """""""""
8149
8150 .. code-block:: llvm
8151
8152       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8153       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8154       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8155       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8156
8157 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8159
8160 Syntax:
8161 """""""
8162
8163 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8164 on any integer bit width.
8165
8166 ::
8167
8168       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8169       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8170       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8171
8172 Overview:
8173 """""""""
8174
8175 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8176 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8177 overflow occurred during the signed multiplication.
8178
8179 Arguments:
8180 """"""""""
8181
8182 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8183 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8184 bit width. The second element of the result structure must be of type
8185 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8186 multiplication.
8187
8188 Semantics:
8189 """"""""""
8190
8191 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8192 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8193 the first element of which is the multiplication, and the second element
8194 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8195 overflow.
8196
8197 Examples:
8198 """""""""
8199
8200 .. code-block:: llvm
8201
8202       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8203       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8204       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8205       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8206
8207 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8209
8210 Syntax:
8211 """""""
8212
8213 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8214 on any integer bit width.
8215
8216 ::
8217
8218       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8219       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8220       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8221
8222 Overview:
8223 """""""""
8224
8225 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8226 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8227 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8228
8229 Arguments:
8230 """"""""""
8231
8232 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8233 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8234 bit width. The second element of the result structure must be of type
8235 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8236 multiplication.
8237
8238 Semantics:
8239 """"""""""
8240
8241 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8242 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8243 the first element of which is the multiplication, and the second
8244 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8245 resulted in an overflow.
8246
8247 Examples:
8248 """""""""
8249
8250 .. code-block:: llvm
8251
8252       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8253       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8254       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8255       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8256
8257 Specialised Arithmetic Intrinsics
8258 ---------------------------------
8259
8260 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8262
8263 Syntax:
8264 """""""
8265
8266 ::
8267
8268       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8269       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8270
8271 Overview:
8272 """""""""
8273
8274 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8275 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8276 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8277 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8278 and add instructions.
8279
8280 Arguments:
8281 """"""""""
8282
8283 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8284 multiplicands, a and b, and an addend c.
8285
8286 Semantics:
8287 """"""""""
8288
8289 The expression:
8290
8291 ::
8292
8293       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8294
8295 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8296 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8297 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8298 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8299 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8300
8301 Examples:
8302 """""""""
8303
8304 .. code-block:: llvm
8305
8306       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8307
8308 Half Precision Floating Point Intrinsics
8309 ----------------------------------------
8310
8311 For most target platforms, half precision floating point is a
8312 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8313 but does not support computation in the format.
8314
8315 This means that code must first load the half-precision floating point
8316 value as an i16, then convert it to float with
8317 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8318 then be performed on the float value (including extending to double
8319 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8320 if needed, then converted to i16 with
8321 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8322 i16 value.
8323
8324 .. _int_convert_to_fp16:
8325
8326 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8328
8329 Syntax:
8330 """""""
8331
8332 ::
8333
8334       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8335
8336 Overview:
8337 """""""""
8338
8339 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8340 from single precision floating point format to half precision floating
8341 point format.
8342
8343 Arguments:
8344 """"""""""
8345
8346 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8347 converted.
8348
8349 Semantics:
8350 """"""""""
8351
8352 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8353 from single precision floating point format to half precision floating
8354 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8355 converted number.
8356
8357 Examples:
8358 """""""""
8359
8360 .. code-block:: llvm
8361
8362       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8363       store i16 %res, i16* @x, align 2
8364
8365 .. _int_convert_from_fp16:
8366
8367 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8369
8370 Syntax:
8371 """""""
8372
8373 ::
8374
8375       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8376
8377 Overview:
8378 """""""""
8379
8380 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8381 conversion from half precision floating point format to single precision
8382 floating point format.
8383
8384 Arguments:
8385 """"""""""
8386
8387 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8388 converted.
8389
8390 Semantics:
8391 """"""""""
8392
8393 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8394 conversion from half single precision floating point format to single
8395 precision floating point format. The input half-float value is
8396 represented by an ``i16`` value.
8397
8398 Examples:
8399 """""""""
8400
8401 .. code-block:: llvm
8402
8403       %a = load i16* @x, align 2
8404       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8405
8406 Debugger Intrinsics
8407 -------------------
8408
8409 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8410 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8411 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8412 document.
8413
8414 Exception Handling Intrinsics
8415 -----------------------------
8416
8417 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8418 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8419 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8420
8421 .. _int_trampoline:
8422
8423 Trampoline Intrinsics
8424 ---------------------
8425
8426 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8427 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8428 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8429 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8430 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8431 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8432 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8433 extension.
8434
8435 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8436 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8437 It can be created as follows:
8438
8439 .. code-block:: llvm
8440
8441       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8442       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8443       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8444       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8445       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8446
8447 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8448 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8449
8450 .. _int_it:
8451
8452 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8454
8455 Syntax:
8456 """""""
8457
8458 ::
8459
8460       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8461
8462 Overview:
8463 """""""""
8464
8465 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8466 turning it into a trampoline.
8467
8468 Arguments:
8469 """"""""""
8470
8471 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8472 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8473 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8474 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8475 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8476 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8477 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8478 bitcast to an ``i8*``.
8479
8480 Semantics:
8481 """"""""""
8482
8483 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8484 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8485 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8486 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8487 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8488 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8489 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8490 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8491 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8492 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8493 modified, then the effect of any later call to the returned function
8494 pointer is undefined.
8495
8496 .. _int_at:
8497
8498 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8500
8501 Syntax:
8502 """""""
8503
8504 ::
8505
8506       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8507
8508 Overview:
8509 """""""""
8510
8511 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8512 a trampoline (passed as ``tramp``).
8513
8514 Arguments:
8515 """"""""""
8516
8517 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8518 code filled in by a previous call to
8519 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8520
8521 Semantics:
8522 """"""""""
8523
8524 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8525 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8526 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8527 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8528 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8529
8530 Memory Use Markers
8531 ------------------
8532
8533 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8534 memory objects and ranges where variables are immutable.
8535
8536 .. _int_lifestart:
8537
8538 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8540
8541 Syntax:
8542 """""""
8543
8544 ::
8545
8546       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8547
8548 Overview:
8549 """""""""
8550
8551 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8552 object's lifetime.
8553
8554 Arguments:
8555 """"""""""
8556
8557 The first argument is a constant integer representing the size of the
8558 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8559 to the object.
8560
8561 Semantics:
8562 """"""""""
8563
8564 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8565 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8566 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8567 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8568
8569 .. _int_lifeend:
8570
8571 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8573
8574 Syntax:
8575 """""""
8576
8577 ::
8578
8579       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8580
8581 Overview:
8582 """""""""
8583
8584 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8585 object's lifetime.
8586
8587 Arguments:
8588 """"""""""
8589
8590 The first argument is a constant integer representing the size of the
8591 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8592 to the object.
8593
8594 Semantics:
8595 """"""""""
8596
8597 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8598 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8599 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8600 object following this intrinsic may be removed as dead.
8601
8602 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8604
8605 Syntax:
8606 """""""
8607
8608 ::
8609
8610       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8611
8612 Overview:
8613 """""""""
8614
8615 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8616 a memory object will not change.
8617
8618 Arguments:
8619 """"""""""
8620
8621 The first argument is a constant integer representing the size of the
8622 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8623 to the object.
8624
8625 Semantics:
8626 """"""""""
8627
8628 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8629 the return value, the referenced memory location is constant and
8630 unchanging.
8631
8632 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8634
8635 Syntax:
8636 """""""
8637
8638 ::
8639
8640       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8641
8642 Overview:
8643 """""""""
8644
8645 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8646 memory object are mutable.
8647
8648 Arguments:
8649 """"""""""
8650
8651 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8652 The second argument is a constant integer representing the size of the
8653 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8654 pointer to the object.
8655
8656 Semantics:
8657 """"""""""
8658
8659 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8660
8661 General Intrinsics
8662 ------------------
8663
8664 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8665 purpose.
8666
8667 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8669
8670 Syntax:
8671 """""""
8672
8673 ::
8674
8675       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8676
8677 Overview:
8678 """""""""
8679
8680 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8681
8682 Arguments:
8683 """"""""""
8684
8685 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8686 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8687 source file name, and the last argument is the line number.
8688
8689 Semantics:
8690 """"""""""
8691
8692 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8693 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8694 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8695 ignored by code generation and optimization.
8696
8697 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8699
8700 Syntax:
8701 """""""
8702
8703 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8704 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8705 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8706 '``0``'.
8707
8708 ::
8709
8710       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8711       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8712       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8713       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8714       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8715
8716 Overview:
8717 """""""""
8718
8719 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8720
8721 Arguments:
8722 """"""""""
8723
8724 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8725 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8726 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8727 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8728
8729 Semantics:
8730 """"""""""
8731
8732 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8733 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8734 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8735 generation and optimization.
8736
8737 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8739
8740 Syntax:
8741 """""""
8742
8743 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8744 any integer bit width.
8745
8746 ::
8747
8748       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8749       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8750       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8751       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8752       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8753
8754 Overview:
8755 """""""""
8756
8757 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8758
8759 Arguments:
8760 """"""""""
8761
8762 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8763 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8764 global string which is the source file name, and the last argument is
8765 the line number. It returns the value of the first argument.
8766
8767 Semantics:
8768 """"""""""
8769
8770 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8771 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8772 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8773 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8774
8775 '``llvm.trap``' Intrinsic
8776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8777
8778 Syntax:
8779 """""""
8780
8781 ::
8782
8783       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8784
8785 Overview:
8786 """""""""
8787
8788 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8789
8790 Arguments:
8791 """"""""""
8792
8793 None.
8794
8795 Semantics:
8796 """"""""""
8797
8798 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8799 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8800 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8801
8802 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8804
8805 Syntax:
8806 """""""
8807
8808 ::
8809
8810       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8811
8812 Overview:
8813 """""""""
8814
8815 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8816
8817 Arguments:
8818 """"""""""
8819
8820 None.
8821
8822 Semantics:
8823 """"""""""
8824
8825 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8826 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8827 debugger.
8828
8829 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8831
8832 Syntax:
8833 """""""
8834
8835 ::
8836
8837       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8838
8839 Overview:
8840 """""""""
8841
8842 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8843 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8844 is placed on the stack before local variables.
8845
8846 Arguments:
8847 """"""""""
8848
8849 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8850 The first argument is the value loaded from the stack guard
8851 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8852 enough space to hold the value of the guard.
8853
8854 Semantics:
8855 """"""""""
8856
8857 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8858 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8859 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8860 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8861 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8862 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8863 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8864
8865 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8866 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8867
8868 Syntax:
8869 """""""
8870
8871 ::
8872
8873       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8874
8875 Overview:
8876 """""""""
8877
8878 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8879 created stack protector and if they are not equal calls the
8880 ``__stack_chk_fail()`` function.
8881
8882 Arguments:
8883 """"""""""
8884
8885 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8886 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8887
8888 Semantics:
8889 """"""""""
8890
8891 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8892 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8893 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8894
8895 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8896 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8897 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8898 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8899 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8900 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8901 codegen after the tail call decision has occurred.
8902
8903 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8905
8906 Syntax:
8907 """""""
8908
8909 ::
8910
8911       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8912       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8913
8914 Overview:
8915 """""""""
8916
8917 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8918 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8919 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8920 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8921 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8922 other object.
8923
8924 Arguments:
8925 """"""""""
8926
8927 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8928 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8929 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8930 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8931 only accepts constants.
8932
8933 Semantics:
8934 """"""""""
8935
8936 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8937 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8938 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8939 on the ``min`` argument).
8940
8941 '``llvm.expect``' Intrinsic
8942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8943
8944 Syntax:
8945 """""""
8946
8947 ::
8948
8949       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8950       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8951
8952 Overview:
8953 """""""""
8954
8955 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8956 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8957
8958 Arguments:
8959 """"""""""
8960
8961 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8962 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8963 constant value, variables are not allowed.
8964
8965 Semantics:
8966 """"""""""
8967
8968 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8969
8970 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8971 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8972
8973 Syntax:
8974 """""""
8975
8976 ::
8977
8978       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8979
8980 Overview:
8981 """""""""
8982
8983 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8984 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8985
8986 Arguments:
8987 """"""""""
8988
8989 None.
8990
8991 Semantics:
8992 """"""""""
8993
8994 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8995 by codegen.
8996
8997 Stack Map Intrinsics
8998 --------------------
8999
9000 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9001 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9002 are described in :doc:`StackMaps`.