Add the heuristic to differentiate SSPStrong from SSPRequired.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, i8 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially
131
132 It also shows a convention that we follow in this document. When
133 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
134 that defines the type and name of value produced.
135
136 High Level Structure
137 ====================
138
139 Module Structure
140 ----------------
141
142 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
143 translation unit of the input programs. Each module consists of
144 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
145 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
146 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
147 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
148
149 .. code-block:: llvm
150
151     ; Declare the string constant as a global constant. 
152     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00" 
153
154     ; External declaration of the puts function 
155     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind 
156
157     ; Definition of main function
158     define i32 @main() {   ; i32()*  
159       ; Convert [13 x i8]* to i8  *... 
160       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
161
162       ; Call puts function to write out the string to stdout. 
163       call i32 @puts(i8* %cast210)
164       ret i32 0 
165     }
166
167     ; Named metadata
168     !1 = metadata !{i32 42}
169     !foo = !{!1, null}
170
171 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
172 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
173 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
174 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
175
176 In general, a module is made up of a list of global values (where both
177 functions and global variables are global values). Global values are
178 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
179 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
180 following :ref:`linkage types <linkage>`.
181
182 .. _linkage:
183
184 Linkage Types
185 -------------
186
187 All Global Variables and Functions have one of the following types of
188 linkage:
189
190 ``private``
191     Global values with "``private``" linkage are only directly
192     accessible by objects in the current module. In particular, linking
193     code into a module with an private global value may cause the
194     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
195     symbol is private to the module, all references can be updated. This
196     doesn't show up in any symbol table in the object file.
197 ``linker_private``
198     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
199     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
200     they are removed by the linker from the final linked image
201     (executable or dynamic library).
202 ``linker_private_weak``
203     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
204     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
205     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
206     image (executable or dynamic library).
207 ``internal``
208     Similar to private, but the value shows as a local symbol
209     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
210     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
211 ``available_externally``
212     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
213     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
214     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
215     of the definition of the global, which is known to be somewhere
216     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
217     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
218     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
219     not declarations.
220 ``linkonce``
221     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
222     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
223     some forms of inline functions, templates, or other code which must
224     be generated in each translation unit that uses it, but where the
225     body may be overridden with a more definitive definition later.
226     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
227     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
228     inline the body of this function into callers because it doesn't
229     know if this definition of the function is the definitive definition
230     within the program or whether it will be overridden by a stronger
231     definition. To enable inlining and other optimizations, use
232     "``linkonce_odr``" linkage.
233 ``weak``
234     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
235     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
236     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
237     in C source code.
238 ``common``
239     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
240     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
241     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
242     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
243     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
244     must have a zero initializer, and may not be marked
245     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
246     common linkage.
247
248 .. _linkage_appending:
249
250 ``appending``
251     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
252     pointer to array type. When two global variables with appending
253     linkage are linked together, the two global arrays are appended
254     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
255     system linker append together "sections" with identical names when
256     .o files are linked.
257 ``extern_weak``
258     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
259     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
260     instead of being an undefined reference.
261 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
262     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
263     functions with different semantics. Other languages, such as
264     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
265     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
266     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
267     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
268     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
269 ``linkonce_odr_auto_hide``
270     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
271     takes the address of this definition. For instance, functions that
272     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
273     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
274     symbols are removed by the linker from the final linked image
275     (executable or dynamic library).
276 ``external``
277     If none of the above identifiers are used, the global is externally
278     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
279     resolve external symbol references.
280
281 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
282 platform only. They are designed to support importing (exporting)
283 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
284
285 ``dllimport``
286     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
287     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
288     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
289     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
290     name.
291 ``dllexport``
292     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
293     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
294     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
295     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
296     name.
297
298 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
299 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
300 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
301 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
302 declarations), they are accessible outside of the current module.
303
304 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
305 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
306
307 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
308 ``weak_odr`` linkages.
309
310 .. _callingconv:
311
312 Calling Conventions
313 -------------------
314
315 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
316 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
317 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
318 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
319 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
320 added in the future:
321
322 "``ccc``" - The C calling convention
323     This calling convention (the default if no other calling convention
324     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
325     convention supports varargs function calls and tolerates some
326     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
327     the function (as does normal C).
328 "``fastcc``" - The fast calling convention
329     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
330     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
331     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
332     code for the target, without having to conform to an externally
333     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
334     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
335     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
336     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
337     match the prototype of the function definition.
338 "``coldcc``" - The cold calling convention
339     This calling convention attempts to make code in the caller as
340     efficient as possible under the assumption that the call is not
341     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
342     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
343     This calling convention does not support varargs and requires the
344     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
345     function definition.
346 "``cc 10``" - GHC convention
347     This calling convention has been implemented specifically for use by
348     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
349     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
350     by disabling callee save registers. This calling convention should
351     not be used lightly but only for specific situations such as an
352     alternative to the *register pinning* performance technique often
353     used when implementing functional programming languages. At the
354     moment only X86 supports this convention and it has the following
355     limitations:
356
357     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
358        floating point types are supported.
359     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
360        floating point parameters.
361
362     This calling convention supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
364     caller and callee are using it.
365 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
366     This calling convention has been implemented specifically for use by
367     the `High-Performance Erlang
368     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
369     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
370     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
371     registers for argument passing than the ordinary C calling
372     convention and defines no callee-saved registers. The calling
373     convention properly supports `tail call
374     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
375     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
376     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
377     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
378     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
379     bit).
380 "``cc <n>``" - Numbered convention
381     Any calling convention may be specified by number, allowing
382     target-specific calling conventions to be used. Target specific
383     calling conventions start at 64.
384
385 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
386 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
387 convention.
388
389 Visibility Styles
390 -----------------
391
392 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
393 styles:
394
395 "``default``" - Default style
396     On targets that use the ELF object file format, default visibility
397     means that the declaration is visible to other modules and, in
398     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
399     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
400     to other modules. Default visibility corresponds to "external
401     linkage" in the language.
402 "``hidden``" - Hidden style
403     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
404     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
405     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
406     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
407     library) can reference it directly.
408 "``protected``" - Protected style
409     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
410     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
411     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
412     cannot be overridden by another module.
413
414 Named Types
415 -----------
416
417 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
418 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
419 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
420 specification is:
421
422 .. code-block:: llvm
423
424     %mytype = type { %mytype*, i32 }
425
426 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
427 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
428 expected with the syntax "%mytype".
429
430 Note that type names are aliases for the structural type that they
431 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
432 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
433 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
434 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
435 render all types of a particular shape. This means that if you have code
436 where two different source types end up having the same LLVM type, that
437 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
438 an important design point and isn't going to change.
439
440 .. _globalvars:
441
442 Global Variables
443 ----------------
444
445 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
446 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
447 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
448 explicit alignment specified.
449
450 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
451 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
452 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
453 TLS model may be specified:
454
455 ``localdynamic``
456     For variables that are only used within the current shared library.
457 ``initialexec``
458     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
459 ``localexec``
460     For variables defined in the executable and only used within it.
461
462 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
463 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
464 more information on under which circumstances the different models may
465 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
466 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
467
468 A variable may be defined as a global "constant," which indicates that
469 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
470 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
471 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
472 initialization cannot be marked "constant" as there is a store to the
473 variable.
474
475 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
476 constant, even if the final definition of the global is not. This
477 capability can be used to enable slightly better optimization of the
478 program, but requires the language definition to guarantee that
479 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
480 units that do not include the definition.
481
482 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
483 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
484 always define a pointer to their "content" type because they describe a
485 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
486 pointers.
487
488 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
489 that the address is not significant, only the content. Constants marked
490 like this can be merged with other constants if they have the same
491 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
492 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
493 whose address is significant.
494
495 A global variable may be declared to reside in a target-specific
496 numbered address space. For targets that support them, address spaces
497 may affect how optimizations are performed and/or what target
498 instructions are used to access the variable. The default address space
499 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
500
501 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
502 target supports it, it will emit globals to the section specified.
503
504 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
505 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
506 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
507 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
508 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
509 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
510 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
511 assume that the globals are densely packed in their section and try to
512 iterate over them as an array, alignment padding would break this
513 iteration.
514
515 For example, the following defines a global in a numbered address space
516 with an initializer, section, and alignment:
517
518 .. code-block:: llvm
519
520     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
521
522 The following example defines a thread-local global with the
523 ``initialexec`` TLS model:
524
525 .. code-block:: llvm
526
527     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
528
529 .. _functionstructure:
530
531 Functions
532 ---------
533
534 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
535 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
536 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
537 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
538 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
539 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
540 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
541 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
542 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
543 and a closing curly brace.
544
545 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
546 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
547 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
548 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
549 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
550 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
551 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
552
553 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
554 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
555 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
556 contains a list of instructions, and ends with a
557 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
558 return).
559
560 The first basic block in a function is special in two ways: it is
561 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
562 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
563 the entry block of a function). Because the block can have no
564 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
565
566 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
567 target supports it, it will emit functions to the section specified.
568
569 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
570 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
571 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
572 is specified, the function is forced to have at least that much
573 alignment. All alignments must be a power of 2.
574
575 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
576 be significant and two identical functions can be merged.
577
578 Syntax::
579
580     define [linkage] [visibility]
581            [cconv] [ret attrs]
582            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
583            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
584            [gc] { ... }
585
586 Aliases
587 -------
588
589 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
590 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
591 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
592 :ref:`visibility style <visibility>`.
593
594 Syntax::
595
596     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
597
598 .. _namedmetadatastructure:
599
600 Named Metadata
601 --------------
602
603 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
604 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
605 operands for a named metadata.
606
607 Syntax::
608
609     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
610     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
611     !1 = metadata !{metadata !"one"}
612     !2 = metadata !{metadata !"two"}
613     ; A named metadata.
614     !name = !{!0, !1, !2}
615
616 .. _paramattrs:
617
618 Parameter Attributes
619 --------------------
620
621 The return type and each parameter of a function type may have a set of
622 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
623 used to communicate additional information about the result or
624 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
625 of the function, not of the function type, so functions with different
626 parameter attributes can have the same function type.
627
628 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
629 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
630 For example:
631
632 .. code-block:: llvm
633
634     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
635     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
636     declare signext i8 @returns_signed_char()
637
638 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
639 ``readonly``) come immediately after the argument list.
640
641 Currently, only the following parameter attributes are defined:
642
643 ``zeroext``
644     This indicates to the code generator that the parameter or return
645     value should be zero-extended to the extent required by the target's
646     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
647     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
648 ``signext``
649     This indicates to the code generator that the parameter or return
650     value should be sign-extended to the extent required by the target's
651     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
652     the callee (for a return value).
653 ``inreg``
654     This indicates that this parameter or return value should be treated
655     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
656     a function call or return (usually, by putting it in a register as
657     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
658     two different kinds of registers). Use of this attribute is
659     target-specific.
660 ``byval``
661     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
662     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
663     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
664     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
665     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
666     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
667     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
668     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
669     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
670     values.
671
672     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
673     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
674     form and the known alignment of the pointer specified to the call
675     site. If the alignment is not specified, then the code generator
676     makes a target-specific assumption.
677
678 ``sret``
679     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
680     structure that is the return value of the function in the source
681     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
682     loads and stores to the structure may be assumed by the callee to
683     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
684     the first parameter. This is not a valid attribute for return
685     values.
686 ``noalias``
687     This indicates that pointer values `*based* <pointeraliasing>` on
688     the argument or return value do not alias pointer values which are
689     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
690     call to the parent function, dependencies between memory references
691     from before or after the call and from those during the call are
692     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
693     value used in that call. The caller shares the responsibility with
694     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
695     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
696     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
697
698     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
699     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
700     though it is slightly weaker.
701
702     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
703     while LLVM's ``noalias`` is.
704 ``nocapture``
705     This indicates that the callee does not make any copies of the
706     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
707     attribute for return values.
708
709 .. _nest:
710
711 ``nest``
712     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
713     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
714     attribute for return values.
715
716 .. _gc:
717
718 Garbage Collector Names
719 -----------------------
720
721 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
722 string:
723
724 .. code-block:: llvm
725
726     define void @f() gc "name" { ... }
727
728 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
729 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
730 support the named garbage collection algorithm.
731
732 .. _fnattrs:
733
734 Function Attributes
735 -------------------
736
737 Function attributes are set to communicate additional information about
738 a function. Function attributes are considered to be part of the
739 function, not of the function type, so functions with different function
740 attributes can have the same function type.
741
742 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
743 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
744 example:
745
746 .. code-block:: llvm
747
748     define void @f() noinline { ... }
749     define void @f() alwaysinline { ... }
750     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
751     define void @f() optsize { ... }
752
753 ``address_safety``
754     This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
755     for this function.
756 ``alignstack(<n>)``
757     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
758     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
759     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
760     parentheses.
761 ``alwaysinline``
762     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
763     this function into callers whenever possible, ignoring any active
764     inlining size threshold for this caller.
765 ``nonlazybind``
766     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
767     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
768     startup time if the function is not called during program startup.
769 ``inlinehint``
770     This attribute indicates that the source code contained a hint that
771     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
772     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
773     inliner.
774 ``naked``
775     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
776     function. This can have very system-specific consequences.
777 ``noimplicitfloat``
778     This attributes disables implicit floating point instructions.
779 ``noinline``
780     This attribute indicates that the inliner should never inline this
781     function in any situation. This attribute may not be used together
782     with the ``alwaysinline`` attribute.
783 ``noredzone``
784     This attribute indicates that the code generator should not use a
785     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
786 ``noreturn``
787     This function attribute indicates that the function never returns
788     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
789     function ever does dynamically return.
790 ``nounwind``
791     This function attribute indicates that the function never returns
792     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
793     unwind, its runtime behavior is undefined.
794 ``optsize``
795     This attribute suggests that optimization passes and code generator
796     passes make choices that keep the code size of this function low,
797     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size.
798 ``readnone``
799     This attribute indicates that the function computes its result (or
800     decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
801     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
802     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
803     caller functions. It does not write through any pointer arguments
804     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
805     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
806     the ``C++`` exception throwing methods.
807 ``readonly``
808     This attribute indicates that the function does not write through
809     any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
810     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
811     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
812     state that may be set in the caller. A readonly function always
813     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
814     called with the same set of arguments and global state. It cannot
815     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
816     methods.
817 ``returns_twice``
818     This attribute indicates that this function can return twice. The C
819     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
820     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
821     functions.
822 ``ssp``
823     This attribute indicates that the function should emit a stack
824     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
825     placed on the stack before the local variables that's checked upon
826     return from the function to see if it has been overwritten. A
827     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
828     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
829     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
830     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
831     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
832       ``ssp-buffer-size``.
833
834     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
835     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
836     function will have an ``ssp`` attribute.
837 ``sspreq``
838     This attribute indicates that the function should *always* emit a
839     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
840     attribute.
841
842     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
843     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
844     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
845     an ``sspreq`` attribute.
846 ``sspstrong``
847     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
848     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
849     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
850     will enable protectors for functions with:
851     - Arrays of any size and type
852     - Aggregates containing an array of any size and type.
853     - Calls to alloca().
854     - Local variables that have had their address taken.
855
856     This overrides the ``ssp`` function attribute.
857
858     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
859     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
860     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
861 ``uwtable``
862     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
863     an unwind table entry be produce for this function even if we can
864     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
865     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
866     units.
867 ``noduplicate``
868     This attribute indicates that calls to the function cannot be
869     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
870     within its parent function, but may not be duplicated within
871     its parent function.
872
873     A function containing a ``noduplicate`` call may still
874     be an inlining candidate, provided that the call is not
875     duplicated by inlining. That implies that the function has
876     internal linkage and only has one call site, so the original
877     call is dead after inlining.
878
879 .. _moduleasm:
880
881 Module-Level Inline Assembly
882 ----------------------------
883
884 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
885 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
886 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
887 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
888
889 .. code-block:: llvm
890
891     module asm "inline asm code goes here"
892     module asm "more can go here"
893
894 The strings can contain any character by escaping non-printable
895 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
896 two digit hex code for the number.
897
898 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
899 assembly code is generated.
900
901 Data Layout
902 -----------
903
904 A module may specify a target specific data layout string that specifies
905 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
906 simply:
907
908 .. code-block:: llvm
909
910     target datalayout = "layout specification"
911
912 The *layout specification* consists of a list of specifications
913 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
914 with a letter and may include other information after the letter to
915 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
916 as follows:
917
918 ``E``
919     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
920     the bits with the most significance have the lowest address
921     location.
922 ``e``
923     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
924     is, the bits with the least significance have the lowest address
925     location.
926 ``S<size>``
927     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
928     promotion of stack variables is limited to the natural stack
929     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
930     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
931     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
932     alignment promotions.
933 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
934     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
935     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
936     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
937     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
938     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
939     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
940 ``i<size>:<abi>:<pref>``
941     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
942     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
943 ``v<size>:<abi>:<pref>``
944     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
945     ``<size>``.
946 ``f<size>:<abi>:<pref>``
947     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
948     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
949     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
950     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
951     targets.
952 ``a<size>:<abi>:<pref>``
953     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
954     ``<size>``.
955 ``s<size>:<abi>:<pref>``
956     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
957     ``<size>``.
958 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
959     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
960     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
961     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
962     this set are considered to support most general arithmetic operations
963     efficiently.
964
965 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
966 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
967 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
968 specifications are given in this list:
969
970 -  ``E`` - big endian
971 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
972 -  ``p1:32:32:32`` - 32-bit pointers with 32-bit alignment for address
973    space 1
974 -  ``p2:16:32:32`` - 16-bit pointers with 32-bit alignment for address
975    space 2
976 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
977 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
978 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
979 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
980 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
981    alignment of 64-bits
982 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
983 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
984 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
985 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
986 -  ``a0:0:1`` - aggregates are 8-bit aligned
987 -  ``s0:64:64`` - stack objects are 64-bit aligned
988
989 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
990 following rules:
991
992 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
993    that specification is used.
994 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
995    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
996    sought type is used. If none of the specifications are larger than
997    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
998    given the default specifications above, the i7 type will use the
999    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1000    alignment of i64 (largest specified).
1001 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1002    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1003    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1004    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1005
1006 The function of the data layout string may not be what you expect.
1007 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1008 the code generator should use.
1009
1010 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1011 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1012 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1013 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1014 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1015 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1016 that require precise layout information, but this also prevents those
1017 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1018
1019 .. _pointeraliasing:
1020
1021 Pointer Aliasing Rules
1022 ----------------------
1023
1024 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1025 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1026 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1027 to the following rules:
1028
1029 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1030    value it is *based* on.
1031 -  An address of a global variable is associated with the address range
1032    of the variable's storage.
1033 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1034    address range of the allocated storage.
1035 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1036    address.
1037 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1038    a function not defined within LLVM may be associated with address
1039    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1040    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1041    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1042
1043 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1044 following rules:
1045
1046 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1047    on the first operand of the ``getelementptr``.
1048 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1049    ``bitcast``.
1050 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1051    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1052    the pointer's value.
1053 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1054
1055 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1056 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1057
1058 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1059 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1060 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1061 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1062 alignment of the store.
1063
1064 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1065 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1066 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1067 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1068 alias analysis.
1069
1070 .. _volatile:
1071
1072 Volatile Memory Accesses
1073 ------------------------
1074
1075 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1076 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1077 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1078 volatile operations or change their order of execution relative to other
1079 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1080 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1081 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1082
1083 .. _memmodel:
1084
1085 Memory Model for Concurrent Operations
1086 --------------------------------------
1087
1088 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1089 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1090 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1091 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1092
1093 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1094
1095 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1096 that
1097
1098 -  Is a superset of single-thread program order, and
1099 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1100    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1101    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1102    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1103    Constraints <ordering>`).
1104
1105 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1106 between a thread and signals executing inside that thread.
1107
1108 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1109 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1110 (defined) write operations (store instructions, atomic
1111 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1112 section, initialized globals are considered to have a write of the
1113 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1114 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1115 may see any write to the same byte, except:
1116
1117 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1118    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1119    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1120 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1121    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1122
1123 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1124
1125 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1126    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1127    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1128    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1129    synchronization.)
1130 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1131    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1132 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1133    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1134 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1135    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1136    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1137    constraints on how the choice is made.
1138 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1139
1140 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1141 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1142 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1143 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1144 than one instruction to read the series of bytes.
1145
1146 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1147 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1148 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1149 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1150 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1151 from an address, introducing a store can change a load that may see
1152 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1153
1154 .. _ordering:
1155
1156 Atomic Memory Ordering Constraints
1157 ----------------------------------
1158
1159 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1160 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1161 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1162 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1163 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1164 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1165 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1166 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1167 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1168 differently since they don't take an address. See that instruction's
1169 documentation for details.
1170
1171 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1172 :doc:`Atomics`.
1173
1174 ``unordered``
1175     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1176     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1177     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1178     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1179     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1180     to make them atomic in any interesting way.
1181 ``monotonic``
1182     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1183     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1184     address. All modification orders must be compatible with the
1185     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1186     orders can be combined to a global total order for the whole program
1187     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1188     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1189     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1190     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1191     happens before another atomic read of the same address, the later
1192     read must see the same value or a later value in the address's
1193     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1194     stronger) operations on the same address. If an address is written
1195     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1196     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1197     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1198     ``memory_order_relaxed``.
1199 ``acquire``
1200     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1201     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1202     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1203 ``release``
1204     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1205     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1206     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1207     complete description; see the C++0x definition of a release
1208     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1209     ``memory_order_release``.
1210 ``acq_rel`` (acquire+release)
1211     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1212     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1213 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1214     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1215     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1216     writes), there is a global total order on all
1217     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1218     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1219     modification orders of all the affected addresses. Each
1220     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1221     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1222     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1223
1224 .. _singlethread:
1225
1226 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1227 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1228 other operations running in the same thread (for example, in signal
1229 handlers).
1230
1231 .. _fastmath:
1232
1233 Fast-Math Flags
1234 ---------------
1235
1236 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1237 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1238 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1239 otherwise unsafe floating point operations
1240
1241 ``nnan``
1242    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1243    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1244    NaNs, but the value of the result is undefined.
1245
1246 ``ninf``
1247    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1248    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1249    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1250
1251 ``nsz``
1252    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1253    argument or result as insignificant.
1254
1255 ``arcp``
1256    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1257    argument rather than perform division.
1258
1259 ``fast``
1260    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1261    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1262    flag implies all the others.
1263
1264 .. _typesystem:
1265
1266 Type System
1267 ===========
1268
1269 The LLVM type system is one of the most important features of the
1270 intermediate representation. Being typed enables a number of
1271 optimizations to be performed on the intermediate representation
1272 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1273 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1274 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1275 not feasible to perform on normal three address code representations.
1276
1277 Type Classifications
1278 --------------------
1279
1280 The types fall into a few useful classifications:
1281
1282
1283 .. list-table::
1284    :header-rows: 1
1285
1286    * - Classification
1287      - Types
1288
1289    * - :ref:`integer <t_integer>`
1290      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1291        ``i64``, ...
1292
1293    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1294      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1295        ``ppc_fp128``
1296
1297
1298    * - first class
1299
1300        .. _t_firstclass:
1301
1302      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1303        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1304        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1305        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1306
1307    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1308      - :ref:`label <t_label>`,
1309        :ref:`void <t_void>`,
1310        :ref:`integer <t_integer>`,
1311        :ref:`floating point <t_floating>`,
1312        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1313        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1314
1315    * - :ref:`derived <t_derived>`
1316      - :ref:`array <t_array>`,
1317        :ref:`function <t_function>`,
1318        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1319        :ref:`structure <t_struct>`,
1320        :ref:`vector <t_vector>`,
1321        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1322
1323 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1324 Values of these types are the only ones which can be produced by
1325 instructions.
1326
1327 .. _t_primitive:
1328
1329 Primitive Types
1330 ---------------
1331
1332 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1333 system.
1334
1335 .. _t_integer:
1336
1337 Integer Type
1338 ^^^^^^^^^^^^
1339
1340 Overview:
1341 """""""""
1342
1343 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1344 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1345 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1346
1347 Syntax:
1348 """""""
1349
1350 ::
1351
1352       iN
1353
1354 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1355 value.
1356
1357 Examples:
1358 """""""""
1359
1360 +----------------+------------------------------------------------+
1361 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1362 +----------------+------------------------------------------------+
1363 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1364 +----------------+------------------------------------------------+
1365 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1366 +----------------+------------------------------------------------+
1367
1368 .. _t_floating:
1369
1370 Floating Point Types
1371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1372
1373 .. list-table::
1374    :header-rows: 1
1375
1376    * - Type
1377      - Description
1378
1379    * - ``half``
1380      - 16-bit floating point value
1381
1382    * - ``float``
1383      - 32-bit floating point value
1384
1385    * - ``double``
1386      - 64-bit floating point value
1387
1388    * - ``fp128``
1389      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1390
1391    * - ``x86_fp80``
1392      -  80-bit floating point value (X87)
1393
1394    * - ``ppc_fp128``
1395      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1396
1397 .. _t_x86mmx:
1398
1399 X86mmx Type
1400 ^^^^^^^^^^^
1401
1402 Overview:
1403 """""""""
1404
1405 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1406 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1407 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1408 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1409 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1410 of this type.
1411
1412 Syntax:
1413 """""""
1414
1415 ::
1416
1417       x86mmx
1418
1419 .. _t_void:
1420
1421 Void Type
1422 ^^^^^^^^^
1423
1424 Overview:
1425 """""""""
1426
1427 The void type does not represent any value and has no size.
1428
1429 Syntax:
1430 """""""
1431
1432 ::
1433
1434       void
1435
1436 .. _t_label:
1437
1438 Label Type
1439 ^^^^^^^^^^
1440
1441 Overview:
1442 """""""""
1443
1444 The label type represents code labels.
1445
1446 Syntax:
1447 """""""
1448
1449 ::
1450
1451       label
1452
1453 .. _t_metadata:
1454
1455 Metadata Type
1456 ^^^^^^^^^^^^^
1457
1458 Overview:
1459 """""""""
1460
1461 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1462 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1463
1464 Syntax:
1465 """""""
1466
1467 ::
1468
1469       metadata
1470
1471 .. _t_derived:
1472
1473 Derived Types
1474 -------------
1475
1476 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1477 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1478 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1479 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1480 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1481 as the element type of another array.
1482
1483 .. _t_aggregate:
1484
1485 Aggregate Types
1486 ^^^^^^^^^^^^^^^
1487
1488 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1489 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1490 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1491 aggregate types.
1492
1493 .. _t_array:
1494
1495 Array Type
1496 ^^^^^^^^^^
1497
1498 Overview:
1499 """""""""
1500
1501 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1502 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1503 elements) and an underlying data type.
1504
1505 Syntax:
1506 """""""
1507
1508 ::
1509
1510       [<# elements> x <elementtype>]
1511
1512 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1513 be any type with a size.
1514
1515 Examples:
1516 """""""""
1517
1518 +------------------+--------------------------------------+
1519 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1520 +------------------+--------------------------------------+
1521 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1522 +------------------+--------------------------------------+
1523 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1524 +------------------+--------------------------------------+
1525
1526 Here are some examples of multidimensional arrays:
1527
1528 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1529 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1530 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1531 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1532 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1533 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1534 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1535
1536 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1537 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1538 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1539 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1540 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1541 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1542 example.
1543
1544 .. _t_function:
1545
1546 Function Type
1547 ^^^^^^^^^^^^^
1548
1549 Overview:
1550 """""""""
1551
1552 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1553 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1554 of a function type is a first class type or a void type.
1555
1556 Syntax:
1557 """""""
1558
1559 ::
1560
1561       <returntype> (<parameter list>)
1562
1563 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1564 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1565 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1566 Variable argument functions can access their arguments with the
1567 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1568 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1569
1570 Examples:
1571 """""""""
1572
1573 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1574 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1575 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1576 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1577 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1578 | ``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. |
1579 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1580 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1581 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1582
1583 .. _t_struct:
1584
1585 Structure Type
1586 ^^^^^^^^^^^^^^
1587
1588 Overview:
1589 """""""""
1590
1591 The structure type is used to represent a collection of data members
1592 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1593 a size.
1594
1595 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1596 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1597 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1598 '``insertvalue``' instructions.
1599
1600 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1601 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1602 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1603 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1604 required to match what the underlying code generator expects.
1605
1606 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1607 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1608 identified types are always defined at the top level with a name.
1609 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1610 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1611 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1612
1613 Syntax:
1614 """""""
1615
1616 ::
1617
1618       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1619       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1620
1621 Examples:
1622 """""""""
1623
1624 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1625 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1626 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1627 | ``{ 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``.  |
1628 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1629 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1630 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1631
1632 .. _t_opaque:
1633
1634 Opaque Structure Types
1635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1636
1637 Overview:
1638 """""""""
1639
1640 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1641 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1642 notion of a forward declared structure.
1643
1644 Syntax:
1645 """""""
1646
1647 ::
1648
1649       %X = type opaque
1650       %52 = type opaque
1651
1652 Examples:
1653 """""""""
1654
1655 +--------------+-------------------+
1656 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1657 +--------------+-------------------+
1658
1659 .. _t_pointer:
1660
1661 Pointer Type
1662 ^^^^^^^^^^^^
1663
1664 Overview:
1665 """""""""
1666
1667 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1668 commonly used to reference objects in memory.
1669
1670 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1671 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1672 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1673 are target-specific.
1674
1675 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1676 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1677
1678 Syntax:
1679 """""""
1680
1681 ::
1682
1683       <type> *
1684
1685 Examples:
1686 """""""""
1687
1688 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1689 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1690 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1691 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1692 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1693 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1694 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1695
1696 .. _t_vector:
1697
1698 Vector Type
1699 ^^^^^^^^^^^
1700
1701 Overview:
1702 """""""""
1703
1704 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1705 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1706 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1707 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1708 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1709
1710 Syntax:
1711 """""""
1712
1713 ::
1714
1715       < <# elements> x <elementtype> >
1716
1717 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1718 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1719 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1720
1721 Examples:
1722 """""""""
1723
1724 +-------------------+--------------------------------------------------+
1725 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1726 +-------------------+--------------------------------------------------+
1727 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1728 +-------------------+--------------------------------------------------+
1729 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1730 +-------------------+--------------------------------------------------+
1731 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1732 +-------------------+--------------------------------------------------+
1733
1734 Constants
1735 =========
1736
1737 LLVM has several different basic types of constants. This section
1738 describes them all and their syntax.
1739
1740 Simple Constants
1741 ----------------
1742
1743 **Boolean constants**
1744     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1745     of the ``i1`` type.
1746 **Integer constants**
1747     Standard integers (such as '4') are constants of the
1748     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1749     integer types.
1750 **Floating point constants**
1751     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1752     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1753     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1754     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1755     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1756     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1757     point <t_floating>` type.
1758 **Null pointer constants**
1759     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1760     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1761
1762 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1763 floating point constants. For example, the form
1764 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1765 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1766 constants are required (and the only time that they are generated by the
1767 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1768 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1769 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1770 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1771 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1772
1773 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1774 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1775 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1776 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1777 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1778 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1779 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1780 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1781 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1782 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits; no currently
1783 supported target uses this format. Long doubles will only work if they
1784 match the long double format on your target. The IEEE 16-bit format
1785 (half precision) is represented by ``0xH`` followed by 4 hexadecimal
1786 digits. All hexadecimal formats are big-endian (sign bit at the left).
1787
1788 There are no constants of type x86mmx.
1789
1790 Complex Constants
1791 -----------------
1792
1793 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1794 constants and smaller complex constants.
1795
1796 **Structure constants**
1797     Structure constants are represented with notation similar to
1798     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1799     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1800     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1801     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1802     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1803     must match those specified by the type.
1804 **Array constants**
1805     Array constants are represented with notation similar to array type
1806     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1807     square brackets (``[]``)). For example:
1808     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1809     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1810     match those specified by the type.
1811 **Vector constants**
1812     Vector constants are represented with notation similar to vector
1813     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1814     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1815     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1816     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1817     elements must match those specified by the type.
1818 **Zero initialization**
1819     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1820     value to zero of *any* type, including scalar and
1821     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1822     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1823     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1824 **Metadata node**
1825     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1826     type <t_metadata>`. For example:
1827     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1828     constants that are meant to be interpreted as part of the
1829     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1830     information such as debug info.
1831
1832 Global Variable and Function Addresses
1833 --------------------------------------
1834
1835 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1836 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1837 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1838 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1839 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1840 file:
1841
1842 .. code-block:: llvm
1843
1844     @X = global i32 17
1845     @Y = global i32 42
1846     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1847
1848 .. _undefvalues:
1849
1850 Undefined Values
1851 ----------------
1852
1853 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1854 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1855 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1856 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1857
1858 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1859 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1860 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1861 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1862
1863 .. code-block:: llvm
1864
1865       %A = add %X, undef
1866       %B = sub %X, undef
1867       %C = xor %X, undef
1868     Safe:
1869       %A = undef
1870       %B = undef
1871       %C = undef
1872
1873 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
1874 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
1875
1876 .. code-block:: llvm
1877
1878       %A = or %X, undef
1879       %B = and %X, undef
1880     Safe:
1881       %A = -1
1882       %B = 0
1883     Unsafe:
1884       %A = undef
1885       %B = undef
1886
1887 These logical operations have bits that are not always affected by the
1888 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
1889 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
1890 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
1891 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
1892 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
1893 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
1894 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
1895 allowing the '``or``' to be folded to -1.
1896
1897 .. code-block:: llvm
1898
1899       %A = select undef, %X, %Y
1900       %B = select undef, 42, %Y
1901       %C = select %X, %Y, undef
1902     Safe:
1903       %A = %X     (or %Y)
1904       %B = 42     (or %Y)
1905       %C = %Y
1906     Unsafe:
1907       %A = undef
1908       %B = undef
1909       %C = undef
1910
1911 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
1912 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
1913 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
1914 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
1915 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
1916 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
1917 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
1918
1919 .. code-block:: llvm
1920
1921       %A = xor undef, undef
1922
1923       %B = undef
1924       %C = xor %B, %B
1925
1926       %D = undef
1927       %E = icmp lt %D, 4
1928       %F = icmp gte %D, 4
1929
1930     Safe:
1931       %A = undef
1932       %B = undef
1933       %C = undef
1934       %D = undef
1935       %E = undef
1936       %F = undef
1937
1938 This example points out that two '``undef``' operands are not
1939 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
1940 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
1941 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
1942 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
1943 its value over its "live range". This is true because the variable
1944 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
1945 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
1946 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
1947 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
1948 uses with" concept would not hold.
1949
1950 .. code-block:: llvm
1951
1952       %A = fdiv undef, %X
1953       %B = fdiv %X, undef
1954     Safe:
1955       %A = undef
1956     b: unreachable
1957
1958 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
1959 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
1960 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
1961 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
1962 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
1963 However, in the second example, we can make a more aggressive
1964 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
1965 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
1966 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
1967 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
1968 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
1969 optimizer can assume that it occurs in dead code.
1970
1971 .. code-block:: llvm
1972
1973     a:  store undef -> %X
1974     b:  store %X -> undef
1975     Safe:
1976     a: <deleted>
1977     b: unreachable
1978
1979 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
1980 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
1981 value is overwritten with bits that happen to match what was already
1982 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
1983 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
1984
1985 .. _poisonvalues:
1986
1987 Poison Values
1988 -------------
1989
1990 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
1991 they also represent the fact that an instruction or constant expression
1992 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
1993 which results in undefined behavior.
1994
1995 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
1996 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
1997 the ``nsw`` flag.
1998
1999 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2000
2001 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2002 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2003    their dynamic predecessor basic block.
2004 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2005    in the dynamic callers of their functions.
2006 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2007    instructions that dynamically transfer control back to them.
2008 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2009    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2010    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2011 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2012    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2013    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2014    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2015 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2016    most recent preceding instruction with externally visible side
2017    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2018    operations <volatile>`.)
2019 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2020    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2021    multiple successors and the instruction is always executed when
2022    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2023    when control is transferred to another.
2024 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2025    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2026    be different if the terminator had transferred control to a different
2027    successor.
2028 -  Dependence is transitive.
2029
2030 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2031 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2032 on a poison value has undefined behavior.
2033
2034 Here are some examples:
2035
2036 .. code-block:: llvm
2037
2038     entry:
2039       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2040       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2041       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2042       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2043
2044       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2045       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2046
2047       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2048
2049       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2050       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2051       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2052       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2053
2054       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2055       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2056
2057     true:
2058       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2059                                            ; it has undefined behavior.
2060       br label %end
2061
2062     end:
2063       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2064                                            ; Both edges into this PHI are
2065                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2066                                            ; always results in a poison value.
2067
2068       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2069                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2070                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2071
2072       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2073                                            ; The same branch again, but this time the
2074                                            ; true block doesn't have side effects.
2075
2076     second_true:
2077       ; No side effects!
2078       ret void
2079
2080     second_end:
2081       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2082                                            ; on the store in %end. Also, it is
2083                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2084                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2085                                            ; behavior in this example).
2086
2087 .. _blockaddress:
2088
2089 Addresses of Basic Blocks
2090 -------------------------
2091
2092 ``blockaddress(@function, %block)``
2093
2094 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2095 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2096 Taking the address of the entry block is illegal.
2097
2098 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2099 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2100 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2101 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2102 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2103 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2104 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2105 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2106 instruction.
2107
2108 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2109 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2110
2111 Constant Expressions
2112 --------------------
2113
2114 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2115 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2116 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2117 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2118 The following is the syntax for constant expressions:
2119
2120 ``trunc (CST to TYPE)``
2121     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2122     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2123 ``zext (CST to TYPE)``
2124     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2125     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2126 ``sext (CST to TYPE)``
2127     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2128     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2129 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2130     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2131     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2132     must be floating point.
2133 ``fpext (CST to TYPE)``
2134     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2135     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2136     floating point.
2137 ``fptoui (CST to TYPE)``
2138     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2139     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2140     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2141     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2142     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2143 ``fptosi (CST to TYPE)``
2144     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2145     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2146     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2147     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2148     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2149 ``uitofp (CST to TYPE)``
2150     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2151     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2152     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2153     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2154     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2155 ``sitofp (CST to TYPE)``
2156     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2157     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2158     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2159     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2160     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2161 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2162     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2163     constant ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2164     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2165     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2166 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2167     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2168     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2169     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2170     This one is *really* dangerous!
2171 ``bitcast (CST to TYPE)``
2172     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2173     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2174     instruction <i_bitcast>`.
2175 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2176     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2177     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2178     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2179     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2180 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2181     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2182 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2183     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2184 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2185     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2186 ``extractelement (VAL, IDX)``
2187     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2188     constants.
2189 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2190     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2191     constants.
2192 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2193     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2194     constants.
2195 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2196     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2197     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2198     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2199     least one index value must be specified.
2200 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2201     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2202     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2203     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2204     value must be specified.
2205 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2206     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2207     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2208     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2209     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2210     operations on floating point values are allowed).
2211
2212 Other Values
2213 ============
2214
2215 Inline Assembler Expressions
2216 ----------------------------
2217
2218 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2219 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2220 value represents the inline assembler as a string (containing the
2221 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2222 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2223 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2224 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2225 assembler expression is:
2226
2227 .. code-block:: llvm
2228
2229     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2230
2231 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2232 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2233 Thus, typically we have:
2234
2235 .. code-block:: llvm
2236
2237     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2238
2239 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2240 marked as having side effects. This is done through the use of the
2241 '``sideeffect``' keyword, like so:
2242
2243 .. code-block:: llvm
2244
2245     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2246
2247 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2248 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2249 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2250 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2251 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2252 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2253
2254 .. code-block:: llvm
2255
2256     call void asm alignstack "eieio", ""()
2257
2258 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2259 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2260 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2261 the only supported dialects. An example is:
2262
2263 .. code-block:: llvm
2264
2265     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2266
2267 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2268 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2269 keyword last.
2270
2271 Inline Asm Metadata
2272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2273
2274 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2275 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2276 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2277 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2278 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2279 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2280 it. For example:
2281
2282 .. code-block:: llvm
2283
2284     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2285     ...
2286     !42 = !{ i32 1234567 }
2287
2288 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2289 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2290 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2291 occurs on.
2292
2293 .. _metadata:
2294
2295 Metadata Nodes and Metadata Strings
2296 -----------------------------------
2297
2298 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2299 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2300 code generator. One example application of metadata is source-level
2301 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2302 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2303 preceding exclamation point ('``!``').
2304
2305 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2306 contain any character by escaping non-printable characters with
2307 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2308 "``!"test\00"``".
2309
2310 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2311 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2312 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2313 their operand. For example:
2314
2315 .. code-block:: llvm
2316
2317     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2318
2319 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2320 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2321 example:
2322
2323 .. code-block:: llvm
2324
2325     !foo =  metadata !{!4, !3}
2326
2327 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2328 function is using two metadata arguments:
2329
2330 .. code-block:: llvm
2331
2332     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2333
2334 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2335 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2336
2337 .. code-block:: llvm
2338
2339     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2340
2341 More information about specific metadata nodes recognized by the
2342 optimizers and code generator is found below.
2343
2344 '``tbaa``' Metadata
2345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2346
2347 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2348 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2349 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2350 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2351 custom alias analysis behavior for other languages.
2352
2353 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2354 to three fields, e.g.:
2355
2356 .. code-block:: llvm
2357
2358     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2359     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2360     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2361     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2362
2363 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2364 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2365 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2366 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2367 common names.
2368
2369 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2370 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2371 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2372 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2373 from multiple front-ends is handled conservatively.
2374
2375 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2376 indicates that the type is "constant" (meaning
2377 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2378 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2379
2380 '``tbaa.struct``' Metadata
2381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2382
2383 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2384 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2385 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2386 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2387 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2388 of the aggregate.
2389
2390 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2391 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2392
2393 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2394 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2395 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2396 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2397 its tbaa tag. e.g.:
2398
2399 .. code-block:: llvm
2400
2401     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2402
2403 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2404 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2405 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2406
2407 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2408 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2409 does not carry useful data and need not be preserved.
2410
2411 '``fpmath``' Metadata
2412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2413
2414 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2415 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2416 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2417 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2418 it. ULP is defined as follows:
2419
2420     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2421     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2422     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2423     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2424     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2425
2426 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2427 number representing the maximum relative error, for example:
2428
2429 .. code-block:: llvm
2430
2431     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2432
2433 '``range``' Metadata
2434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2435
2436 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2437 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2438 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2439 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2440 pair has the following properties:
2441
2442 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2443 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2444 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2445 -  The range is allowed to wrap.
2446 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2447    ``a!=b``.
2448
2449 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2450 they must be non-contiguous.
2451
2452 Examples:
2453
2454 .. code-block:: llvm
2455
2456       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2457       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2458       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2459       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2460     ...
2461     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2462     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2463     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2464     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2465
2466 Module Flags Metadata
2467 =====================
2468
2469 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2470 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2471 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2472 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2473 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2474 look it up.
2475
2476 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2477 Each triplet has the following form:
2478
2479 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2480    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2481    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2482    described below.
2483 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2484    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2485    including entries with the **Require** behavior).
2486 -  The third element is the value of the flag.
2487
2488 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2489 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2490 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2491 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2492 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2493 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2494
2495 The following behaviors are supported:
2496
2497 .. list-table::
2498    :header-rows: 1
2499    :widths: 10 90
2500
2501    * - Value
2502      - Behavior
2503
2504    * - 1
2505      - **Error**
2506            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2507            is that of the operands.
2508
2509    * - 2
2510      - **Warning**
2511            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2512            operand for the flag from the first module being linked.
2513
2514    * - 3
2515      - **Require**
2516            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2517            specified value after linking is performed. The value must be a
2518            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2519            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2520            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2521            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2522            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2523
2524    * - 4
2525      - **Override**
2526            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2527            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2528            differ, an error will be emitted.
2529
2530    * - 5
2531      - **Append**
2532            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2533
2534    * - 6
2535      - **AppendUnique**
2536            Appends the two values, which are required to be metadata
2537            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2538            during the append operation.
2539
2540 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2541 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2542 value) or **Override**.
2543
2544 An example of module flags:
2545
2546 .. code-block:: llvm
2547
2548     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2549     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2550     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2551     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2552       metadata !{
2553         metadata !"foo", i32 1
2554       }
2555     }
2556     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2557
2558 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2559    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2560    values are not equal.
2561
2562 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2563    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2564    '37'.
2565
2566 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2567    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2568    warning if their values are not equal.
2569
2570 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2571
2572    ::
2573
2574        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2575
2576    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2577    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2578    performed.
2579
2580 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2581 ----------------------------------------------------
2582
2583 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2584 collection in a special section called "image info". The metadata
2585 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2586 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2587 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2588 be merged rather than appended together.
2589
2590 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2591 following key-value pairs:
2592
2593 .. list-table::
2594    :header-rows: 1
2595    :widths: 30 70
2596
2597    * - Key
2598      - Value
2599
2600    * - ``Objective-C Version``
2601      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2602
2603    * - ``Objective-C Image Info Version``
2604      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2605        always 0.
2606
2607    * - ``Objective-C Image Info Section``
2608      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2609        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2610        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2611        Objective-C ABI version 2.
2612
2613    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2614      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2615        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2616        collection supported.
2617
2618    * - ``Objective-C GC Only``
2619      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2620        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2621        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2622
2623 Some important flag interactions:
2624
2625 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2626    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2627    2, then the resulting module has the
2628    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2629 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2630    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2631
2632 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2633 --------------------------------------------
2634
2635 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2636 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2637 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2638 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2639
2640 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2641 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2642 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2643 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2644 list of metadata strings defining linker options.
2645
2646 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2647 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2648 framework::
2649
2650     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options", 
2651        metadata !{
2652           metadata !{ metadata !"-lz" },
2653           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2654     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2655
2656 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2657 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2658 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2659 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2660 assembly writer or object file emitter.
2661
2662 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2663 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2664 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2665
2666 Intrinsic Global Variables
2667 ==========================
2668
2669 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2670 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2671 All globals of this sort should have a section specified as
2672 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2673 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2674
2675 The '``llvm.used``' Global Variable
2676 -----------------------------------
2677
2678 The ``@llvm.used`` global is an array with i8\* element type which has
2679 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2680 pointers to global variables and functions which may optionally have a
2681 pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2682 use of it is:
2683
2684 .. code-block:: llvm
2685
2686     @X = global i8 4
2687     @Y = global i32 123
2688
2689     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2690        i8* @X,
2691        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2692     ], section "llvm.metadata"
2693
2694 If a global variable appears in the ``@llvm.used`` list, then the
2695 compiler, assembler, and linker are required to treat the symbol as if
2696 there is a reference to the global that it cannot see. For example, if a
2697 variable has internal linkage and no references other than that from the
2698 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to
2699 represent references from inline asms and other things the compiler
2700 cannot "see", and corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2701
2702 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2703 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2704 molesting the symbol.
2705
2706 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2707 --------------------------------------------
2708
2709 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2710 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
2711 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
2712 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
2713 by ``@llvm.used``.
2714
2715 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
2716 and should not be exposed to source languages.
2717
2718 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
2719 -------------------------------------------
2720
2721 .. code-block:: llvm
2722
2723     %0 = type { i32, void ()* }
2724     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
2725
2726 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
2727 functions and associated priorities. The functions referenced by this
2728 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
2729 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
2730 is not defined.
2731
2732 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
2733 -------------------------------------------
2734
2735 .. code-block:: llvm
2736
2737     %0 = type { i32, void ()* }
2738     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
2739
2740 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
2741 and associated priorities. The functions referenced by this array will
2742 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
2743 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
2744 defined.
2745
2746 Instruction Reference
2747 =====================
2748
2749 The LLVM instruction set consists of several different classifications
2750 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
2751 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
2752 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
2753 :ref:`other instructions <otherops>`.
2754
2755 .. _terminators:
2756
2757 Terminator Instructions
2758 -----------------------
2759
2760 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
2761 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
2762 block should be executed after the current block is finished. These
2763 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
2764 control flow, not values (the one exception being the
2765 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
2766
2767 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
2768 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
2769 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
2770 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
2771
2772 .. _i_ret:
2773
2774 '``ret``' Instruction
2775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2776
2777 Syntax:
2778 """""""
2779
2780 ::
2781
2782       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
2783       ret void                 ; Return from void function
2784
2785 Overview:
2786 """""""""
2787
2788 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
2789 a value) from a function back to the caller.
2790
2791 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
2792 value and then causes control flow, and one that just causes control
2793 flow to occur.
2794
2795 Arguments:
2796 """"""""""
2797
2798 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
2799 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
2800 class <t_firstclass>`' type.
2801
2802 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
2803 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
2804 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
2805 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
2806 value.
2807
2808 Semantics:
2809 """"""""""
2810
2811 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
2812 the calling function's context. If the caller is a
2813 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
2814 instruction after the call. If the caller was an
2815 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
2816 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
2817 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
2818 value.
2819
2820 Example:
2821 """"""""
2822
2823 .. code-block:: llvm
2824
2825       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
2826       ret void                        ; Return from a void function
2827       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
2828
2829 .. _i_br:
2830
2831 '``br``' Instruction
2832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2833
2834 Syntax:
2835 """""""
2836
2837 ::
2838
2839       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
2840       br label <dest>          ; Unconditional branch
2841
2842 Overview:
2843 """""""""
2844
2845 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
2846 different basic block in the current function. There are two forms of
2847 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
2848 unconditional branch.
2849
2850 Arguments:
2851 """"""""""
2852
2853 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
2854 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
2855 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
2856
2857 Semantics:
2858 """"""""""
2859
2860 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
2861 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
2862 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
2863 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
2864
2865 Example:
2866 """"""""
2867
2868 .. code-block:: llvm
2869
2870     Test:
2871       %cond = icmp eq i32 %a, %b
2872       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
2873     IfEqual:
2874       ret i32 1
2875     IfUnequal:
2876       ret i32 0
2877
2878 .. _i_switch:
2879
2880 '``switch``' Instruction
2881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2882
2883 Syntax:
2884 """""""
2885
2886 ::
2887
2888       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
2889
2890 Overview:
2891 """""""""
2892
2893 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
2894 several different places. It is a generalization of the '``br``'
2895 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
2896 destinations.
2897
2898 Arguments:
2899 """"""""""
2900
2901 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
2902 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
2903 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
2904 is not allowed to contain duplicate constant entries.
2905
2906 Semantics:
2907 """"""""""
2908
2909 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
2910 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
2911 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
2912 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
2913 to the default destination.
2914
2915 Implementation:
2916 """""""""""""""
2917
2918 Depending on properties of the target machine and the particular
2919 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
2920 different ways. For example, it could be generated as a series of
2921 chained conditional branches or with a lookup table.
2922
2923 Example:
2924 """"""""
2925
2926 .. code-block:: llvm
2927
2928      ; Emulate a conditional br instruction
2929      %Val = zext i1 %value to i32
2930      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
2931
2932      ; Emulate an unconditional br instruction
2933      switch i32 0, label %dest [ ]
2934
2935      ; Implement a jump table:
2936      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
2937                                          i32 1, label %onone
2938                                          i32 2, label %ontwo ]
2939
2940 .. _i_indirectbr:
2941
2942 '``indirectbr``' Instruction
2943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2944
2945 Syntax:
2946 """""""
2947
2948 ::
2949
2950       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
2951
2952 Overview:
2953 """""""""
2954
2955 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
2956 label within the current function, whose address is specified by
2957 "``address``". Address must be derived from a
2958 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
2959
2960 Arguments:
2961 """"""""""
2962
2963 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
2964 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
2965 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
2966 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
2967
2968 This destination list is required so that dataflow analysis has an
2969 accurate understanding of the CFG.
2970
2971 Semantics:
2972 """"""""""
2973
2974 Control transfers to the block specified in the address argument. All
2975 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
2976 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
2977 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
2978
2979 Implementation:
2980 """""""""""""""
2981
2982 This is typically implemented with a jump through a register.
2983
2984 Example:
2985 """"""""
2986
2987 .. code-block:: llvm
2988
2989      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
2990
2991 .. _i_invoke:
2992
2993 '``invoke``' Instruction
2994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2995
2996 Syntax:
2997 """""""
2998
2999 ::
3000
3001       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3002                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3003
3004 Overview:
3005 """""""""
3006
3007 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3008 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3009 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3010 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3011 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3012 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3013 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3014 nearest "exception" label.
3015
3016 The '``exception``' label is a `landing
3017 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3018 '``exception``' label is required to have the
3019 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3020 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3021 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3022 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3023 instruction, so that the important information contained within the
3024 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3025
3026 Arguments:
3027 """"""""""
3028
3029 This instruction requires several arguments:
3030
3031 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3032    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3033    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3034 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3035    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3036    are valid here.
3037 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3038    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3039    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3040    branching off an arbitrary pointer to function value.
3041 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3042    function to be invoked.
3043 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3044    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3045    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3046    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3047    extra arguments can be specified.
3048 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3049    executes a '``ret``' instruction.
3050 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3051    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3052    mechanism.
3053 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3054    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3055    attributes are valid here.
3056
3057 Semantics:
3058 """"""""""
3059
3060 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3061 instruction in most regards. The primary difference is that it
3062 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3063 library to unwind the stack.
3064
3065 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3066 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3067 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3068 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3069
3070 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3071 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3072 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3073 return value is available.
3074
3075 Example:
3076 """"""""
3077
3078 .. code-block:: llvm
3079
3080       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3081                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3082       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3083                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3084
3085 .. _i_resume:
3086
3087 '``resume``' Instruction
3088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3089
3090 Syntax:
3091 """""""
3092
3093 ::
3094
3095       resume <type> <value>
3096
3097 Overview:
3098 """""""""
3099
3100 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3101 successors.
3102
3103 Arguments:
3104 """"""""""
3105
3106 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3107 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3108 function.
3109
3110 Semantics:
3111 """"""""""
3112
3113 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3114 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3115 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3116
3117 Example:
3118 """"""""
3119
3120 .. code-block:: llvm
3121
3122       resume { i8*, i32 } %exn
3123
3124 .. _i_unreachable:
3125
3126 '``unreachable``' Instruction
3127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3128
3129 Syntax:
3130 """""""
3131
3132 ::
3133
3134       unreachable
3135
3136 Overview:
3137 """""""""
3138
3139 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3140 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3141 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3142 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3143
3144 Semantics:
3145 """"""""""
3146
3147 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3148
3149 .. _binaryops:
3150
3151 Binary Operations
3152 -----------------
3153
3154 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3155 They require two operands of the same type, execute an operation on
3156 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3157 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3158 result value has the same type as its operands.
3159
3160 There are several different binary operators:
3161
3162 .. _i_add:
3163
3164 '``add``' Instruction
3165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3166
3167 Syntax:
3168 """""""
3169
3170 ::
3171
3172       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3173       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3174       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3175       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3176
3177 Overview:
3178 """""""""
3179
3180 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3181
3182 Arguments:
3183 """"""""""
3184
3185 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3186 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3187 arguments must have identical types.
3188
3189 Semantics:
3190 """"""""""
3191
3192 The value produced is the integer sum of the two operands.
3193
3194 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3195 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3196 the result.
3197
3198 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3199 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3200
3201 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3202 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3203 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3204 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3205
3206 Example:
3207 """"""""
3208
3209 .. code-block:: llvm
3210
3211       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3212
3213 .. _i_fadd:
3214
3215 '``fadd``' Instruction
3216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3217
3218 Syntax:
3219 """""""
3220
3221 ::
3222
3223       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3224
3225 Overview:
3226 """""""""
3227
3228 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3229
3230 Arguments:
3231 """"""""""
3232
3233 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3234 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3235 Both arguments must have identical types.
3236
3237 Semantics:
3238 """"""""""
3239
3240 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3241 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3242 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3243 optimizations:
3244
3245 Example:
3246 """"""""
3247
3248 .. code-block:: llvm
3249
3250       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3251
3252 '``sub``' Instruction
3253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3254
3255 Syntax:
3256 """""""
3257
3258 ::
3259
3260       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3261       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3262       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3263       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3264
3265 Overview:
3266 """""""""
3267
3268 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3269
3270 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3271 instruction present in most other intermediate representations.
3272
3273 Arguments:
3274 """"""""""
3275
3276 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3277 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3278 arguments must have identical types.
3279
3280 Semantics:
3281 """"""""""
3282
3283 The value produced is the integer difference of the two operands.
3284
3285 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3286 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3287 the result.
3288
3289 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3290 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3291
3292 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3293 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3294 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3295 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3296
3297 Example:
3298 """"""""
3299
3300 .. code-block:: llvm
3301
3302       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3303       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3304
3305 .. _i_fsub:
3306
3307 '``fsub``' Instruction
3308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3309
3310 Syntax:
3311 """""""
3312
3313 ::
3314
3315       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3316
3317 Overview:
3318 """""""""
3319
3320 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3321
3322 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3323 instruction present in most other intermediate representations.
3324
3325 Arguments:
3326 """"""""""
3327
3328 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3329 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3330 Both arguments must have identical types.
3331
3332 Semantics:
3333 """"""""""
3334
3335 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3336 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3337 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3338 unsafe floating point optimizations:
3339
3340 Example:
3341 """"""""
3342
3343 .. code-block:: llvm
3344
3345       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3346       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3347
3348 '``mul``' Instruction
3349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3350
3351 Syntax:
3352 """""""
3353
3354 ::
3355
3356       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3357       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3358       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3359       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3360
3361 Overview:
3362 """""""""
3363
3364 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3365
3366 Arguments:
3367 """"""""""
3368
3369 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3370 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3371 arguments must have identical types.
3372
3373 Semantics:
3374 """"""""""
3375
3376 The value produced is the integer product of the two operands.
3377
3378 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3379 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3380 bit width of the result.
3381
3382 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3383 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3384 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3385 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3386 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3387 product.
3388
3389 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3390 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3391 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3392 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3393
3394 Example:
3395 """"""""
3396
3397 .. code-block:: llvm
3398
3399       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3400
3401 .. _i_fmul:
3402
3403 '``fmul``' Instruction
3404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3405
3406 Syntax:
3407 """""""
3408
3409 ::
3410
3411       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3412
3413 Overview:
3414 """""""""
3415
3416 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3417
3418 Arguments:
3419 """"""""""
3420
3421 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3422 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3423 Both arguments must have identical types.
3424
3425 Semantics:
3426 """"""""""
3427
3428 The value produced is the floating point product of the two operands.
3429 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3430 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3431 unsafe floating point optimizations:
3432
3433 Example:
3434 """"""""
3435
3436 .. code-block:: llvm
3437
3438       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3439
3440 '``udiv``' Instruction
3441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3442
3443 Syntax:
3444 """""""
3445
3446 ::
3447
3448       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3449       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3450
3451 Overview:
3452 """""""""
3453
3454 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3455
3456 Arguments:
3457 """"""""""
3458
3459 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3460 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3461 arguments must have identical types.
3462
3463 Semantics:
3464 """"""""""
3465
3466 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3467
3468 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3469 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3470
3471 Division by zero leads to undefined behavior.
3472
3473 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3474 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3475 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3476
3477 Example:
3478 """"""""
3479
3480 .. code-block:: llvm
3481
3482       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3483
3484 '``sdiv``' Instruction
3485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3486
3487 Syntax:
3488 """""""
3489
3490 ::
3491
3492       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3493       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3494
3495 Overview:
3496 """""""""
3497
3498 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3499
3500 Arguments:
3501 """"""""""
3502
3503 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3504 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3505 arguments must have identical types.
3506
3507 Semantics:
3508 """"""""""
3509
3510 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3511 rounded towards zero.
3512
3513 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3514 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3515
3516 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3517 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3518 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3519
3520 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3521 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3522
3523 Example:
3524 """"""""
3525
3526 .. code-block:: llvm
3527
3528       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3529
3530 .. _i_fdiv:
3531
3532 '``fdiv``' Instruction
3533 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3534
3535 Syntax:
3536 """""""
3537
3538 ::
3539
3540       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3541
3542 Overview:
3543 """""""""
3544
3545 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3546
3547 Arguments:
3548 """"""""""
3549
3550 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3551 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3552 Both arguments must have identical types.
3553
3554 Semantics:
3555 """"""""""
3556
3557 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3558 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3559 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3560 unsafe floating point optimizations:
3561
3562 Example:
3563 """"""""
3564
3565 .. code-block:: llvm
3566
3567       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3568
3569 '``urem``' Instruction
3570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3571
3572 Syntax:
3573 """""""
3574
3575 ::
3576
3577       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3578
3579 Overview:
3580 """""""""
3581
3582 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3583 division of its two arguments.
3584
3585 Arguments:
3586 """"""""""
3587
3588 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3589 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3590 arguments must have identical types.
3591
3592 Semantics:
3593 """"""""""
3594
3595 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3596 This instruction always performs an unsigned division to get the
3597 remainder.
3598
3599 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3600 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3601
3602 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3603
3604 Example:
3605 """"""""
3606
3607 .. code-block:: llvm
3608
3609       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3610
3611 '``srem``' Instruction
3612 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3613
3614 Syntax:
3615 """""""
3616
3617 ::
3618
3619       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3620
3621 Overview:
3622 """""""""
3623
3624 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3625 division of its two operands. This instruction can also take
3626 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3627 must be integers.
3628
3629 Arguments:
3630 """"""""""
3631
3632 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3633 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3634 arguments must have identical types.
3635
3636 Semantics:
3637 """"""""""
3638
3639 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3640 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3641 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3642 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3643 difference, see `The Math
3644 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3645 table of how this is implemented in various languages, please see
3646 `Wikipedia: modulo
3647 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3648
3649 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3650 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3651
3652 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3653 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3654 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3655 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3656 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3657 result of the division and the remainder.)
3658
3659 Example:
3660 """"""""
3661
3662 .. code-block:: llvm
3663
3664       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3665
3666 .. _i_frem:
3667
3668 '``frem``' Instruction
3669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3670
3671 Syntax:
3672 """""""
3673
3674 ::
3675
3676       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3677
3678 Overview:
3679 """""""""
3680
3681 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3682 its two operands.
3683
3684 Arguments:
3685 """"""""""
3686
3687 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3688 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3689 Both arguments must have identical types.
3690
3691 Semantics:
3692 """"""""""
3693
3694 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3695 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3696 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3697 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3698
3699 Example:
3700 """"""""
3701
3702 .. code-block:: llvm
3703
3704       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3705
3706 .. _bitwiseops:
3707
3708 Bitwise Binary Operations
3709 -------------------------
3710
3711 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
3712 in a program. They are generally very efficient instructions and can
3713 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
3714 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
3715 single value. The resulting value is the same type as its operands.
3716
3717 '``shl``' Instruction
3718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3719
3720 Syntax:
3721 """""""
3722
3723 ::
3724
3725       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
3726       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3727       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
3728       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3729
3730 Overview:
3731 """""""""
3732
3733 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
3734 a specified number of bits.
3735
3736 Arguments:
3737 """"""""""
3738
3739 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
3740 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3741 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3742
3743 Semantics:
3744 """"""""""
3745
3746 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
3747 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
3748 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
3749 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
3750 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
3751 in ``op2``.
3752
3753 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3754 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
3755 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
3756 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
3757 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
3758 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
3759 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
3760
3761 Example:
3762 """"""""
3763
3764 .. code-block:: llvm
3765
3766       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
3767       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
3768       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
3769       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
3770       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
3771
3772 '``lshr``' Instruction
3773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3774
3775 Syntax:
3776 """""""
3777
3778 ::
3779
3780       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3781       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3782
3783 Overview:
3784 """""""""
3785
3786 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
3787 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
3788
3789 Arguments:
3790 """"""""""
3791
3792 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
3793 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3794 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3795
3796 Semantics:
3797 """"""""""
3798
3799 This instruction always performs a logical shift right operation. The
3800 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
3801 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3802 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3803 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3804 corresponding shift amount in ``op2``.
3805
3806 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
3807 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3808 non-zero.
3809
3810 Example:
3811 """"""""
3812
3813 .. code-block:: llvm
3814
3815       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3816       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3817       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3818       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7FFFFFFF 
3819       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
3820       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
3821
3822 '``ashr``' Instruction
3823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3824
3825 Syntax:
3826 """""""
3827
3828 ::
3829
3830       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3831       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3832
3833 Overview:
3834 """""""""
3835
3836 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
3837 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
3838 extension.
3839
3840 Arguments:
3841 """"""""""
3842
3843 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
3844 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
3845 '``op2``' is treated as an unsigned value.
3846
3847 Semantics:
3848 """"""""""
3849
3850 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
3851 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
3852 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
3853 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
3854 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
3855 corresponding shift amount in ``op2``.
3856
3857 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
3858 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
3859 non-zero.
3860
3861 Example:
3862 """"""""
3863
3864 .. code-block:: llvm
3865
3866       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
3867       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
3868       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
3869       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
3870       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
3871       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
3872
3873 '``and``' Instruction
3874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3875
3876 Syntax:
3877 """""""
3878
3879 ::
3880
3881       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3882
3883 Overview:
3884 """""""""
3885
3886 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
3887 operands.
3888
3889 Arguments:
3890 """"""""""
3891
3892 The two arguments to the '``and``' instruction must be
3893 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3894 arguments must have identical types.
3895
3896 Semantics:
3897 """"""""""
3898
3899 The truth table used for the '``and``' instruction is:
3900
3901 +-----+-----+-----+
3902 | In0 | In1 | Out |
3903 +-----+-----+-----+
3904 |   0 |   0 |   0 |
3905 +-----+-----+-----+
3906 |   0 |   1 |   0 |
3907 +-----+-----+-----+
3908 |   1 |   0 |   0 |
3909 +-----+-----+-----+
3910 |   1 |   1 |   1 |
3911 +-----+-----+-----+
3912
3913 Example:
3914 """"""""
3915
3916 .. code-block:: llvm
3917
3918       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
3919       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
3920       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
3921
3922 '``or``' Instruction
3923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3924
3925 Syntax:
3926 """""""
3927
3928 ::
3929
3930       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3931
3932 Overview:
3933 """""""""
3934
3935 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
3936 two operands.
3937
3938 Arguments:
3939 """"""""""
3940
3941 The two arguments to the '``or``' instruction must be
3942 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3943 arguments must have identical types.
3944
3945 Semantics:
3946 """"""""""
3947
3948 The truth table used for the '``or``' instruction is:
3949
3950 +-----+-----+-----+
3951 | In0 | In1 | Out |
3952 +-----+-----+-----+
3953 |   0 |   0 |   0 |
3954 +-----+-----+-----+
3955 |   0 |   1 |   1 |
3956 +-----+-----+-----+
3957 |   1 |   0 |   1 |
3958 +-----+-----+-----+
3959 |   1 |   1 |   1 |
3960 +-----+-----+-----+
3961
3962 Example:
3963 """"""""
3964
3965 ::
3966
3967       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
3968       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
3969       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
3970
3971 '``xor``' Instruction
3972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3973
3974 Syntax:
3975 """""""
3976
3977 ::
3978
3979       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3980
3981 Overview:
3982 """""""""
3983
3984 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
3985 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
3986 complement" operation, which is the "~" operator in C.
3987
3988 Arguments:
3989 """"""""""
3990
3991 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
3992 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3993 arguments must have identical types.
3994
3995 Semantics:
3996 """"""""""
3997
3998 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
3999
4000 +-----+-----+-----+
4001 | In0 | In1 | Out |
4002 +-----+-----+-----+
4003 |   0 |   0 |   0 |
4004 +-----+-----+-----+
4005 |   0 |   1 |   1 |
4006 +-----+-----+-----+
4007 |   1 |   0 |   1 |
4008 +-----+-----+-----+
4009 |   1 |   1 |   0 |
4010 +-----+-----+-----+
4011
4012 Example:
4013 """"""""
4014
4015 .. code-block:: llvm
4016
4017       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4018       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4019       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4020       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4021
4022 Vector Operations
4023 -----------------
4024
4025 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4026 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4027 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4028 While LLVM does directly support these vector operations, many
4029 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4030 take full advantage of a specific target.
4031
4032 .. _i_extractelement:
4033
4034 '``extractelement``' Instruction
4035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4036
4037 Syntax:
4038 """""""
4039
4040 ::
4041
4042       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4043
4044 Overview:
4045 """""""""
4046
4047 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4048 from a vector at a specified index.
4049
4050 Arguments:
4051 """"""""""
4052
4053 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4054 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4055 the position from which to extract the element. The index may be a
4056 variable.
4057
4058 Semantics:
4059 """"""""""
4060
4061 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4062 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4063 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4064
4065 Example:
4066 """"""""
4067
4068 .. code-block:: llvm
4069
4070       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4071
4072 .. _i_insertelement:
4073
4074 '``insertelement``' Instruction
4075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4076
4077 Syntax:
4078 """""""
4079
4080 ::
4081
4082       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4083
4084 Overview:
4085 """""""""
4086
4087 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4088 vector at a specified index.
4089
4090 Arguments:
4091 """"""""""
4092
4093 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4094 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4095 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4096 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4097 index may be a variable.
4098
4099 Semantics:
4100 """"""""""
4101
4102 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4103 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4104 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4105 undefined.
4106
4107 Example:
4108 """"""""
4109
4110 .. code-block:: llvm
4111
4112       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4113
4114 .. _i_shufflevector:
4115
4116 '``shufflevector``' Instruction
4117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4118
4119 Syntax:
4120 """""""
4121
4122 ::
4123
4124       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4125
4126 Overview:
4127 """""""""
4128
4129 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4130 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4131 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4132
4133 Arguments:
4134 """"""""""
4135
4136 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4137 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4138 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4139 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4140 same as the element type of the first two operands.
4141
4142 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4143 constant integer or undef values.
4144
4145 Semantics:
4146 """"""""""
4147
4148 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4149 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4150 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4151 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4152 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4153 only one vector.
4154
4155 Example:
4156 """"""""
4157
4158 .. code-block:: llvm
4159
4160       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4161                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4162       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4163                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4164       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4165                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4166       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4167                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4168
4169 Aggregate Operations
4170 --------------------
4171
4172 LLVM supports several instructions for working with
4173 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4174
4175 .. _i_extractvalue:
4176
4177 '``extractvalue``' Instruction
4178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4179
4180 Syntax:
4181 """""""
4182
4183 ::
4184
4185       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4186
4187 Overview:
4188 """""""""
4189
4190 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4191 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4192
4193 Arguments:
4194 """"""""""
4195
4196 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4197 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4198 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4199 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4200
4201 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4202
4203 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4204    omitted and assumed to be zero.
4205 -  At least one index must be specified.
4206 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4207
4208 Semantics:
4209 """"""""""
4210
4211 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4212 the index operands.
4213
4214 Example:
4215 """"""""
4216
4217 .. code-block:: llvm
4218
4219       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4220
4221 .. _i_insertvalue:
4222
4223 '``insertvalue``' Instruction
4224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4225
4226 Syntax:
4227 """""""
4228
4229 ::
4230
4231       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4232
4233 Overview:
4234 """""""""
4235
4236 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4237 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4238
4239 Arguments:
4240 """"""""""
4241
4242 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4243 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4244 a first-class value to insert. The following operands are constant
4245 indices indicating the position at which to insert the value in a
4246 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4247 to insert must have the same type as the value identified by the
4248 indices.
4249
4250 Semantics:
4251 """"""""""
4252
4253 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4254 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4255 indices is that of ``elt``.
4256
4257 Example:
4258 """"""""
4259
4260 .. code-block:: llvm
4261
4262       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4263       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4264       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4265
4266 .. _memoryops:
4267
4268 Memory Access and Addressing Operations
4269 ---------------------------------------
4270
4271 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4272 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4273 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4274 memory in LLVM.
4275
4276 .. _i_alloca:
4277
4278 '``alloca``' Instruction
4279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4280
4281 Syntax:
4282 """""""
4283
4284 ::
4285
4286       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4287
4288 Overview:
4289 """""""""
4290
4291 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4292 currently executing function, to be automatically released when this
4293 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4294 generic address space (address space zero).
4295
4296 Arguments:
4297 """"""""""
4298
4299 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4300 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4301 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4302 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4303 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4304 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4305 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4306 any convenient boundary compatible with the type.
4307
4308 '``type``' may be any sized type.
4309
4310 Semantics:
4311 """"""""""
4312
4313 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4314 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4315 memory is automatically released when the function returns. The
4316 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4317 variables that must have an address available. When the function returns
4318 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4319 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4320 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4321 is not specified.
4322
4323 Example:
4324 """"""""
4325
4326 .. code-block:: llvm
4327
4328       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4329       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4330       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4331       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4332
4333 .. _i_load:
4334
4335 '``load``' Instruction
4336 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4337
4338 Syntax:
4339 """""""
4340
4341 ::
4342
4343       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4344       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4345       !<index> = !{ i32 1 }
4346
4347 Overview:
4348 """""""""
4349
4350 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4351
4352 Arguments:
4353 """"""""""
4354
4355 The argument to the '``load``' instruction specifies the memory address
4356 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4357 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4358 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4359 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4360 operations <volatile>`.
4361
4362 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4363 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4364 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4365 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4366 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4367 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4368 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4369 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4370 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4371 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4372 any defined semantics for atomic loads.
4373
4374 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4375 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4376 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the abi
4377 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4378 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4379 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4380 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4381
4382 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4383 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with one
4384 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4385 metatadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4386 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4387 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4388 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4389
4390 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4391 metatadata name <index> corresponding to a metadata node with no
4392 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metatadata on the
4393 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4394 address points to memory which does not change value during program
4395 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4396 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4397
4398 Semantics:
4399 """"""""""
4400
4401 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4402 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4403 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4404 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4405 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4406 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4407 written using a store of the same type.
4408
4409 Examples:
4410 """""""""
4411
4412 .. code-block:: llvm
4413
4414       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4415       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4416       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4417
4418 .. _i_store:
4419
4420 '``store``' Instruction
4421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4422
4423 Syntax:
4424 """""""
4425
4426 ::
4427
4428       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4429       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4430
4431 Overview:
4432 """""""""
4433
4434 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4435
4436 Arguments:
4437 """"""""""
4438
4439 There are two arguments to the '``store``' instruction: a value to store
4440 and an address at which to store it. The type of the '``<pointer>``'
4441 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4442 the '``<value>``' operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4443 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4444 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4445 operations <volatile>`.
4446
4447 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4448 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4449 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4450 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4451 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4452 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4453 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4454 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4455 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4456 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4457 have any defined semantics for atomic stores.
4458
4459 The optional constant "align" argument specifies the alignment of the
4460 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4461 or an omitted "align" argument means that the operation has the abi
4462 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4463 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4464 alignment results in an undefined behavior. Underestimating the
4465 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4466 safe.
4467
4468 The optional !nontemporal metadata must reference a single metatadata
4469 name <index> corresponding to a metadata node with one i32 entry of
4470 value 1. The existence of the !nontemporal metatadata on the instruction
4471 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4472 be reused in the cache. The code generator may select special
4473 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4474 x86.
4475
4476 Semantics:
4477 """"""""""
4478
4479 The contents of memory are updated to contain '``<value>``' at the
4480 location specified by the '``<pointer>``' operand. If '``<value>``' is
4481 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4482 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4483 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4484 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4485 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4486 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4487
4488 Example:
4489 """"""""
4490
4491 .. code-block:: llvm
4492
4493       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4494       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4495       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4496
4497 .. _i_fence:
4498
4499 '``fence``' Instruction
4500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4501
4502 Syntax:
4503 """""""
4504
4505 ::
4506
4507       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4508
4509 Overview:
4510 """""""""
4511
4512 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4513 between operations.
4514
4515 Arguments:
4516 """"""""""
4517
4518 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4519 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4520 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4521
4522 Semantics:
4523 """"""""""
4524
4525 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4526 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4527 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4528 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4529 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4530 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4531 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4532 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4533 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4534 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4535 *happens-before* edge.
4536
4537 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4538 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4539 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4540
4541 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4542 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4543 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4544
4545 Example:
4546 """"""""
4547
4548 .. code-block:: llvm
4549
4550       fence acquire                          ; yields {void}
4551       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4552
4553 .. _i_cmpxchg:
4554
4555 '``cmpxchg``' Instruction
4556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4557
4558 Syntax:
4559 """""""
4560
4561 ::
4562
4563       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4564
4565 Overview:
4566 """""""""
4567
4568 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4569 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4570 equal, it stores a new value into the memory.
4571
4572 Arguments:
4573 """"""""""
4574
4575 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4576 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4577 address, and a new value to place at that address if the compared values
4578 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4579 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4580 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4581 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4582 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4583 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4584 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4585
4586 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4587 synchronizes with other atomic operations.
4588
4589 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4590 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4591 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4592 respect to all other code in the system.
4593
4594 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4595 equal to the size in memory of the operand.
4596
4597 Semantics:
4598 """"""""""
4599
4600 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4601 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4602 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4603 returned.
4604
4605 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4606 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4607 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4608 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4609
4610 Example:
4611 """"""""
4612
4613 .. code-block:: llvm
4614
4615     entry:
4616       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4617       br label %loop
4618
4619     loop:
4620       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4621       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4622       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4623       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4624       br i1 %success, label %done, label %loop
4625
4626     done:
4627       ...
4628
4629 .. _i_atomicrmw:
4630
4631 '``atomicrmw``' Instruction
4632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4633
4634 Syntax:
4635 """""""
4636
4637 ::
4638
4639       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4640
4641 Overview:
4642 """""""""
4643
4644 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4645
4646 Arguments:
4647 """"""""""
4648
4649 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4650 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4651 operation. The operation must be one of the following keywords:
4652
4653 -  xchg
4654 -  add
4655 -  sub
4656 -  and
4657 -  nand
4658 -  or
4659 -  xor
4660 -  max
4661 -  min
4662 -  umax
4663 -  umin
4664
4665 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4666 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4667 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4668 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4669 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4670 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4671 operations <volatile>`.
4672
4673 Semantics:
4674 """"""""""
4675
4676 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4677 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4678 value at the location is returned. The modification is specified by the
4679 operation argument:
4680
4681 -  xchg: ``*ptr = val``
4682 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4683 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4684 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4685 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4686 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4687 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4688 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4689 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4690 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4691    comparison)
4692 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4693    comparison)
4694
4695 Example:
4696 """"""""
4697
4698 .. code-block:: llvm
4699
4700       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4701
4702 .. _i_getelementptr:
4703
4704 '``getelementptr``' Instruction
4705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4706
4707 Syntax:
4708 """""""
4709
4710 ::
4711
4712       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4713       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
4714       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
4715
4716 Overview:
4717 """""""""
4718
4719 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
4720 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
4721 address calculation only and does not access memory.
4722
4723 Arguments:
4724 """"""""""
4725
4726 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
4727 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
4728 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
4729 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
4730 into. The first index always indexes the pointer value given as the
4731 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
4732 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
4733 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
4734 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
4735 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
4736 would require loading the pointer before continuing calculation.
4737
4738 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
4739 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
4740 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
4741 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
4742 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
4743 required to be constant. These integers are treated as signed values
4744 where relevant.
4745
4746 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
4747 to LLVM:
4748
4749 .. code-block:: c
4750
4751     struct RT {
4752       char A;
4753       int B[10][20];
4754       char C;
4755     };
4756     struct ST {
4757       int X;
4758       double Y;
4759       struct RT Z;
4760     };
4761
4762     int *foo(struct ST *s) {
4763       return &s[1].Z.B[5][13];
4764     }
4765
4766 The LLVM code generated by Clang is:
4767
4768 .. code-block:: llvm
4769
4770     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
4771     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
4772
4773     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
4774     entry:
4775       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
4776       ret i32* %arrayidx
4777     }
4778
4779 Semantics:
4780 """"""""""
4781
4782 In the example above, the first index is indexing into the
4783 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
4784 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
4785 indexes into the third element of the structure, yielding a
4786 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
4787 structure. The third index indexes into the second element of the
4788 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
4789 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
4790 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
4791 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
4792
4793 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
4794 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
4795 for the given testcase is equivalent to:
4796
4797 .. code-block:: llvm
4798
4799     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
4800       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
4801       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
4802       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
4803       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
4804       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
4805       ret i32* %t5
4806     }
4807
4808 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
4809 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
4810 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
4811 of the addresses that would be formed by successive addition of the
4812 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
4813 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
4814 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
4815 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
4816 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
4817 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
4818
4819 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
4820 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
4821 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
4822 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
4823 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
4824 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
4825 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
4826 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
4827 information.
4828
4829 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
4830 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
4831
4832 Example:
4833 """"""""
4834
4835 .. code-block:: llvm
4836
4837         ; yields [12 x i8]*:aptr
4838         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
4839         ; yields i8*:vptr
4840         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
4841         ; yields i8*:eptr
4842         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
4843         ; yields i32*:iptr
4844         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
4845
4846 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
4847 must be a vector with the same number of elements. For example:
4848
4849 .. code-block:: llvm
4850
4851      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
4852
4853 Conversion Operations
4854 ---------------------
4855
4856 The instructions in this category are the conversion instructions
4857 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
4858 various bit conversions on the operand.
4859
4860 '``trunc .. to``' Instruction
4861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4862
4863 Syntax:
4864 """""""
4865
4866 ::
4867
4868       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4869
4870 Overview:
4871 """""""""
4872
4873 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
4874
4875 Arguments:
4876 """"""""""
4877
4878 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
4879 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
4880 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4881 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
4882 types are not allowed.
4883
4884 Semantics:
4885 """"""""""
4886
4887 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
4888 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
4889 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
4890 It will always truncate bits.
4891
4892 Example:
4893 """"""""
4894
4895 .. code-block:: llvm
4896
4897       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
4898       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
4899       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
4900       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
4901
4902 '``zext .. to``' Instruction
4903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4904
4905 Syntax:
4906 """""""
4907
4908 ::
4909
4910       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4911
4912 Overview:
4913 """""""""
4914
4915 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
4916
4917 Arguments:
4918 """"""""""
4919
4920 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4921 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4922 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4923 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4924
4925 Semantics:
4926 """"""""""
4927
4928 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
4929 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
4930
4931 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
4932
4933 Example:
4934 """"""""
4935
4936 .. code-block:: llvm
4937
4938       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
4939       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
4940       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4941
4942 '``sext .. to``' Instruction
4943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4944
4945 Syntax:
4946 """""""
4947
4948 ::
4949
4950       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4951
4952 Overview:
4953 """""""""
4954
4955 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
4956
4957 Arguments:
4958 """"""""""
4959
4960 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
4961 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
4962 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
4963 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
4964
4965 Semantics:
4966 """"""""""
4967
4968 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
4969 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
4970 of the type ``ty2``.
4971
4972 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
4973
4974 Example:
4975 """"""""
4976
4977 .. code-block:: llvm
4978
4979       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
4980       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
4981       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
4982
4983 '``fptrunc .. to``' Instruction
4984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4985
4986 Syntax:
4987 """""""
4988
4989 ::
4990
4991       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
4992
4993 Overview:
4994 """""""""
4995
4996 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
4997
4998 Arguments:
4999 """"""""""
5000
5001 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5002 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5003 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5004 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5005
5006 Semantics:
5007 """"""""""
5008
5009 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5010 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5011 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5012 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5013
5014 Example:
5015 """"""""
5016
5017 .. code-block:: llvm
5018
5019       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5020       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5021
5022 '``fpext .. to``' Instruction
5023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5024
5025 Syntax:
5026 """""""
5027
5028 ::
5029
5030       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5031
5032 Overview:
5033 """""""""
5034
5035 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5036 point value.
5037
5038 Arguments:
5039 """"""""""
5040
5041 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5042 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5043 to. The source type must be smaller than the destination type.
5044
5045 Semantics:
5046 """"""""""
5047
5048 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5049 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5050 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5051 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5052 *no-op cast* for a floating point cast.
5053
5054 Example:
5055 """"""""
5056
5057 .. code-block:: llvm
5058
5059       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5060       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5061
5062 '``fptoui .. to``' Instruction
5063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5064
5065 Syntax:
5066 """""""
5067
5068 ::
5069
5070       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5071
5072 Overview:
5073 """""""""
5074
5075 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5076 integer equivalent of type ``ty2``.
5077
5078 Arguments:
5079 """"""""""
5080
5081 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5082 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5083 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5084 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5085 type with the same number of elements as ``ty``
5086
5087 Semantics:
5088 """"""""""
5089
5090 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5091 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5092 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5093 are undefined.
5094
5095 Example:
5096 """"""""
5097
5098 .. code-block:: llvm
5099
5100       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5101       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5102       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5103
5104 '``fptosi .. to``' Instruction
5105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5106
5107 Syntax:
5108 """""""
5109
5110 ::
5111
5112       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5113
5114 Overview:
5115 """""""""
5116
5117 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5118 ``value`` to type ``ty2``.
5119
5120 Arguments:
5121 """"""""""
5122
5123 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5124 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5125 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5126 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5127 type with the same number of elements as ``ty``
5128
5129 Semantics:
5130 """"""""""
5131
5132 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5133 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5134 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5135 are undefined.
5136
5137 Example:
5138 """"""""
5139
5140 .. code-block:: llvm
5141
5142       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5143       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5144       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5145
5146 '``uitofp .. to``' Instruction
5147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5148
5149 Syntax:
5150 """""""
5151
5152 ::
5153
5154       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5155
5156 Overview:
5157 """""""""
5158
5159 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5160 and converts that value to the ``ty2`` type.
5161
5162 Arguments:
5163 """"""""""
5164
5165 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5166 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5167 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5168 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5169 type with the same number of elements as ``ty``
5170
5171 Semantics:
5172 """"""""""
5173
5174 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5175 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5176 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5177 are undefined.
5178
5179 Example:
5180 """"""""
5181
5182 .. code-block:: llvm
5183
5184       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5185       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5186
5187 '``sitofp .. to``' Instruction
5188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5189
5190 Syntax:
5191 """""""
5192
5193 ::
5194
5195       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5196
5197 Overview:
5198 """""""""
5199
5200 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5201 converts that value to the ``ty2`` type.
5202
5203 Arguments:
5204 """"""""""
5205
5206 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5207 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5208 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5209 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5210 type with the same number of elements as ``ty``
5211
5212 Semantics:
5213 """"""""""
5214
5215 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5216 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5217 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5218 undefined.
5219
5220 Example:
5221 """"""""
5222
5223 .. code-block:: llvm
5224
5225       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5226       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5227
5228 .. _i_ptrtoint:
5229
5230 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5232
5233 Syntax:
5234 """""""
5235
5236 ::
5237
5238       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5239
5240 Overview:
5241 """""""""
5242
5243 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5244 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5245
5246 Arguments:
5247 """"""""""
5248
5249 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5250 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5251 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5252 a vector of integers type.
5253
5254 Semantics:
5255 """"""""""
5256
5257 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5258 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5259 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5260 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5261 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5262 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5263 change.
5264
5265 Example:
5266 """"""""
5267
5268 .. code-block:: llvm
5269
5270       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5271       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5272       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5273
5274 .. _i_inttoptr:
5275
5276 '``inttoptr .. to``' Instruction
5277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5278
5279 Syntax:
5280 """""""
5281
5282 ::
5283
5284       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5285
5286 Overview:
5287 """""""""
5288
5289 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5290 pointer type, ``ty2``.
5291
5292 Arguments:
5293 """"""""""
5294
5295 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5296 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5297 type.
5298
5299 Semantics:
5300 """"""""""
5301
5302 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5303 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5304 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5305 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5306 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5307 nothing is done (*no-op cast*).
5308
5309 Example:
5310 """"""""
5311
5312 .. code-block:: llvm
5313
5314       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5315       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5316       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5317       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5318
5319 .. _i_bitcast:
5320
5321 '``bitcast .. to``' Instruction
5322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5323
5324 Syntax:
5325 """""""
5326
5327 ::
5328
5329       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5330
5331 Overview:
5332 """""""""
5333
5334 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5335 changing any bits.
5336
5337 Arguments:
5338 """"""""""
5339
5340 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5341 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5342 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The bit
5343 sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be identical.
5344 If the source type is a pointer, the destination type must also be a
5345 pointer. This instruction supports bitwise conversion of vectors to
5346 integers and to vectors of other types (as long as they have the same
5347 size).
5348
5349 Semantics:
5350 """"""""""
5351
5352 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It is
5353 always a *no-op cast* because no bits change with this conversion. The
5354 conversion is done as if the ``value`` had been stored to memory and
5355 read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of pointers) types may
5356 only be converted to other pointer (or vector of pointers) types with
5357 this instruction. To convert pointers to other types, use the
5358 :ref:`inttoptr <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions
5359 first.
5360
5361 Example:
5362 """"""""
5363
5364 .. code-block:: llvm
5365
5366       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5367       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5368       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5369       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5370
5371 .. _otherops:
5372
5373 Other Operations
5374 ----------------
5375
5376 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5377 which defy better classification.
5378
5379 .. _i_icmp:
5380
5381 '``icmp``' Instruction
5382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5383
5384 Syntax:
5385 """""""
5386
5387 ::
5388
5389       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5390
5391 Overview:
5392 """""""""
5393
5394 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5395 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5396 pointer, or pointer vector operands.
5397
5398 Arguments:
5399 """"""""""
5400
5401 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5402 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5403 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5404
5405 #. ``eq``: equal
5406 #. ``ne``: not equal
5407 #. ``ugt``: unsigned greater than
5408 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5409 #. ``ult``: unsigned less than
5410 #. ``ule``: unsigned less or equal
5411 #. ``sgt``: signed greater than
5412 #. ``sge``: signed greater or equal
5413 #. ``slt``: signed less than
5414 #. ``sle``: signed less or equal
5415
5416 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5417 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5418 must also be identical types.
5419
5420 Semantics:
5421 """"""""""
5422
5423 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5424 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5425 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5426
5427 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5428    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5429 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5430    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5431 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5432    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5433 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5434    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5435 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5436    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5437 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5438    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5439 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5440    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5441 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5442    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5443 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5444    if ``op1`` is less than ``op2``.
5445 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5446    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5447
5448 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5449 are compared as if they were integers.
5450
5451 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5452 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5453 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5454
5455 Example:
5456 """"""""
5457
5458 .. code-block:: llvm
5459
5460       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5461       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5462       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5463       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5464       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5465       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5466
5467 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5468 ``icmp`` instruction.
5469
5470 .. _i_fcmp:
5471
5472 '``fcmp``' Instruction
5473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5474
5475 Syntax:
5476 """""""
5477
5478 ::
5479
5480       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5481
5482 Overview:
5483 """""""""
5484
5485 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5486 values based on comparison of its operands.
5487
5488 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5489 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5490
5491 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5492 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5493 compared.
5494
5495 Arguments:
5496 """"""""""
5497
5498 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5499 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5500 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5501
5502 #. ``false``: no comparison, always returns false
5503 #. ``oeq``: ordered and equal
5504 #. ``ogt``: ordered and greater than
5505 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5506 #. ``olt``: ordered and less than
5507 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5508 #. ``one``: ordered and not equal
5509 #. ``ord``: ordered (no nans)
5510 #. ``ueq``: unordered or equal
5511 #. ``ugt``: unordered or greater than
5512 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5513 #. ``ult``: unordered or less than
5514 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5515 #. ``une``: unordered or not equal
5516 #. ``uno``: unordered (either nans)
5517 #. ``true``: no comparison, always returns true
5518
5519 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5520 that either operand may be a QNAN.
5521
5522 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5523 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5524 type. They must have identical types.
5525
5526 Semantics:
5527 """"""""""
5528
5529 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5530 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5531 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5532 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5533
5534 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5535 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5536    is equal to ``op2``.
5537 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5538    is greater than ``op2``.
5539 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5540    is greater than or equal to ``op2``.
5541 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5542    is less than ``op2``.
5543 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5544    is less than or equal to ``op2``.
5545 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5546    is not equal to ``op2``.
5547 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5548 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5549    equal to ``op2``.
5550 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5551    greater than ``op2``.
5552 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5553    greater than or equal to ``op2``.
5554 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5555    less than ``op2``.
5556 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5557    less than or equal to ``op2``.
5558 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5559    not equal to ``op2``.
5560 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5561 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5562
5563 Example:
5564 """"""""
5565
5566 .. code-block:: llvm
5567
5568       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5569       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5570       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5571       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5572
5573 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5574 ``fcmp`` instruction.
5575
5576 .. _i_phi:
5577
5578 '``phi``' Instruction
5579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5580
5581 Syntax:
5582 """""""
5583
5584 ::
5585
5586       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5587
5588 Overview:
5589 """""""""
5590
5591 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5592 graph representing the function.
5593
5594 Arguments:
5595 """"""""""
5596
5597 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5598 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5599 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5600 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5601 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5602 label arguments.
5603
5604 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5605 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5606 block.
5607
5608 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5609 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5610 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5611 instruction's return value on the same edge).
5612
5613 Semantics:
5614 """"""""""
5615
5616 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5617 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5618 executed just prior to the current block.
5619
5620 Example:
5621 """"""""
5622
5623 .. code-block:: llvm
5624
5625     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5626       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5627       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5628       br label %Loop
5629
5630 .. _i_select:
5631
5632 '``select``' Instruction
5633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5634
5635 Syntax:
5636 """""""
5637
5638 ::
5639
5640       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5641
5642       selty is either i1 or {<N x i1>}
5643
5644 Overview:
5645 """""""""
5646
5647 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5648 condition, without branching.
5649
5650 Arguments:
5651 """"""""""
5652
5653 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5654 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5655 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5656 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5657 elements.
5658
5659 Semantics:
5660 """"""""""
5661
5662 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5663 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5664 argument.
5665
5666 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5667 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5668
5669 Example:
5670 """"""""
5671
5672 .. code-block:: llvm
5673
5674       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5675
5676 .. _i_call:
5677
5678 '``call``' Instruction
5679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5680
5681 Syntax:
5682 """""""
5683
5684 ::
5685
5686       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5687
5688 Overview:
5689 """""""""
5690
5691 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5692
5693 Arguments:
5694 """"""""""
5695
5696 This instruction requires several arguments:
5697
5698 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5699    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5700    be marked "tail" even if they do not occur before a
5701    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5702    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5703    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5704    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5705    automatic `sibling call
5706    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
5707    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
5708    when the following extra requirements are met:
5709
5710    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
5711    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
5712       uses value of call or is void).
5713    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
5714       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
5715    -  `Platform specific constraints are
5716       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
5717
5718 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5719    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5720    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
5721    calling convention of the call must match the calling convention of
5722    the target function, or else the behavior is undefined.
5723 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5724    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5725    are valid here.
5726 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
5727    type of the return value. Functions that return no value are marked
5728    ``void``.
5729 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
5730    being invoked. The argument types must match the types implied by
5731    this signature. This type can be omitted if the function is not
5732    varargs and if the function type does not return a pointer to a
5733    function.
5734 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
5735    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
5736    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
5737    to function value.
5738 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5739    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5740    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5741    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5742    extra arguments can be specified.
5743 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5744    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5745    attributes are valid here.
5746
5747 Semantics:
5748 """"""""""
5749
5750 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
5751 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
5752 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
5753 flow continues with the instruction after the function call, and the
5754 return value of the function is bound to the result argument.
5755
5756 Example:
5757 """"""""
5758
5759 .. code-block:: llvm
5760
5761       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
5762       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
5763       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
5764       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
5765       call void %foo(i8 97 signext)
5766
5767       %struct.A = type { i32, i8 }
5768       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
5769       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
5770       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
5771       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
5772       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
5773
5774 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
5775 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
5776 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
5777 This is something we'd like to change in the future to provide better
5778 support for freestanding environments and non-C-based languages.
5779
5780 .. _i_va_arg:
5781
5782 '``va_arg``' Instruction
5783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5784
5785 Syntax:
5786 """""""
5787
5788 ::
5789
5790       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
5791
5792 Overview:
5793 """""""""
5794
5795 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
5796 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
5797 the ``va_arg`` macro in C.
5798
5799 Arguments:
5800 """"""""""
5801
5802 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
5803 argument. It returns a value of the specified argument type and
5804 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
5805 type of ``va_list`` is target specific.
5806
5807 Semantics:
5808 """"""""""
5809
5810 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
5811 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
5812 the next argument. For more information, see the variable argument
5813 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
5814
5815 It is legal for this instruction to be called in a function which does
5816 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
5817 function.
5818
5819 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
5820 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
5821
5822 Example:
5823 """"""""
5824
5825 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
5826
5827 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
5828 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
5829 types on any target.
5830
5831 .. _i_landingpad:
5832
5833 '``landingpad``' Instruction
5834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5835
5836 Syntax:
5837 """""""
5838
5839 ::
5840
5841       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
5842       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
5843
5844       <clause> := catch <type> <value>
5845       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
5846
5847 Overview:
5848 """""""""
5849
5850 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5851 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5852 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
5853 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
5854 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
5855 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5856
5857 Arguments:
5858 """"""""""
5859
5860 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
5861 function associated with the unwinding mechanism. The optional
5862 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
5863
5864 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
5865 contains the global variable representing the "type" that may be caught
5866 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
5867 clause takes an array constant as its argument. Use
5868 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
5869 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
5870 the ``cleanup`` flag.
5871
5872 Semantics:
5873 """"""""""
5874
5875 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
5876 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
5877 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
5878 calling conventions, how the personality function results are
5879 represented in LLVM IR is target specific.
5880
5881 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
5882 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
5883 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
5884 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5885 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
5886 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
5887 unwinding continues further up the call stack.
5888
5889 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
5890
5891 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
5892    of an '``invoke``' instruction.
5893 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
5894    first non-PHI instruction.
5895 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
5896    pad block.
5897 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
5898    '``landingpad``' instruction.
5899 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
5900    personality function.
5901
5902 Example:
5903 """"""""
5904
5905 .. code-block:: llvm
5906
5907       ;; A landing pad which can catch an integer.
5908       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5909                catch i8** @_ZTIi
5910       ;; A landing pad that is a cleanup.
5911       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5912                cleanup
5913       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
5914       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
5915                catch i8** @_ZTIi
5916                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
5917
5918 .. _intrinsics:
5919
5920 Intrinsic Functions
5921 ===================
5922
5923 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
5924 have well known names and semantics and are required to follow certain
5925 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
5926 for the LLVM language that does not require changing all of the
5927 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
5928 reader/writer, the parser, etc...).
5929
5930 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
5931 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
5932 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
5933 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
5934 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
5935 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
5936 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
5937 are added that they be documented here.
5938
5939 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
5940 represents a family of functions that perform the same operation but on
5941 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
5942 different integer types, overloading is used commonly to allow an
5943 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
5944 argument types or the result type can be overloaded to accept any
5945 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
5946 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
5947 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
5948 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
5949 argument or the result.
5950
5951 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
5952 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
5953 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
5954 whose type is matched against another type do not. For example, the
5955 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
5956 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
5957 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
5958 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
5959 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
5960 type is matched against the return type, it does not require its own
5961 name suffix.
5962
5963 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
5964 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
5965
5966 .. _int_varargs:
5967
5968 Variable Argument Handling Intrinsics
5969 -------------------------------------
5970
5971 Variable argument support is defined in LLVM with the
5972 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
5973 functions. These functions are related to the similarly named macros
5974 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
5975
5976 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
5977 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
5978 does not define what this type is, so all transformations should be
5979 prepared to handle these functions regardless of the type used.
5980
5981 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
5982 variable argument handling intrinsic functions are used.
5983
5984 .. code-block:: llvm
5985
5986     define i32 @test(i32 %X, ...) {
5987       ; Initialize variable argument processing
5988       %ap = alloca i8*
5989       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
5990       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
5991
5992       ; Read a single integer argument
5993       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
5994
5995       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
5996       %aq = alloca i8*
5997       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
5998       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
5999       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6000
6001       ; Stop processing of arguments.
6002       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6003       ret i32 %tmp
6004     }
6005
6006     declare void @llvm.va_start(i8*)
6007     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6008     declare void @llvm.va_end(i8*)
6009
6010 .. _int_va_start:
6011
6012 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6014
6015 Syntax:
6016 """""""
6017
6018 ::
6019
6020       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
6021
6022 Overview:
6023 """""""""
6024
6025 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6026 subsequent use by ``va_arg``.
6027
6028 Arguments:
6029 """"""""""
6030
6031 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6032
6033 Semantics:
6034 """"""""""
6035
6036 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6037 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6038 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6039 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6040 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6041 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6042 that out.
6043
6044 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6046
6047 Syntax:
6048 """""""
6049
6050 ::
6051
6052       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6053
6054 Overview:
6055 """""""""
6056
6057 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6058 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6059
6060 Arguments:
6061 """"""""""
6062
6063 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6064
6065 Semantics:
6066 """"""""""
6067
6068 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6069 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6070 element to which the argument points. Calls to
6071 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6072 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6073 ``llvm.va_end``.
6074
6075 .. _int_va_copy:
6076
6077 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6079
6080 Syntax:
6081 """""""
6082
6083 ::
6084
6085       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6086
6087 Overview:
6088 """""""""
6089
6090 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6091 from the source argument list to the destination argument list.
6092
6093 Arguments:
6094 """"""""""
6095
6096 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6097 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6098
6099 Semantics:
6100 """"""""""
6101
6102 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6103 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6104 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6105 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6106 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6107
6108 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6109 --------------------------------------
6110
6111 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6112 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6113 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6114 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6115 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6116 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6117 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6118 details, see `Accurate Garbage Collection with
6119 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6120
6121 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6122 address space (address space zero).
6123
6124 .. _int_gcroot:
6125
6126 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6128
6129 Syntax:
6130 """""""
6131
6132 ::
6133
6134       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6135
6136 Overview:
6137 """""""""
6138
6139 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6140 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6141
6142 Arguments:
6143 """"""""""
6144
6145 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6146 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6147 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6148 root.
6149
6150 Semantics:
6151 """"""""""
6152
6153 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6154 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6155 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6156 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6157 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6158
6159 .. _int_gcread:
6160
6161 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6162 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6163
6164 Syntax:
6165 """""""
6166
6167 ::
6168
6169       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6170
6171 Overview:
6172 """""""""
6173
6174 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6175 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6176 barriers.
6177
6178 Arguments:
6179 """"""""""
6180
6181 The second argument is the address to read from, which should be an
6182 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6183 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6184 runtime (otherwise null).
6185
6186 Semantics:
6187 """"""""""
6188
6189 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6190 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6191 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6192 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6193 algorithm <gc>`.
6194
6195 .. _int_gcwrite:
6196
6197 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6199
6200 Syntax:
6201 """""""
6202
6203 ::
6204
6205       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6206
6207 Overview:
6208 """""""""
6209
6210 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6211 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6212 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6213
6214 Arguments:
6215 """"""""""
6216
6217 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6218 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6219 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6220 object, Obj may be null.
6221
6222 Semantics:
6223 """"""""""
6224
6225 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6226 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6227 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6228 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6229 algorithm <gc>`.
6230
6231 Code Generator Intrinsics
6232 -------------------------
6233
6234 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6235 may only be implemented with code generator support.
6236
6237 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6239
6240 Syntax:
6241 """""""
6242
6243 ::
6244
6245       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6246
6247 Overview:
6248 """""""""
6249
6250 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6251 target-specific value indicating the return address of the current
6252 function or one of its callers.
6253
6254 Arguments:
6255 """"""""""
6256
6257 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6258 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6259 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6260 value.
6261
6262 Semantics:
6263 """"""""""
6264
6265 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6266 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6267 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6268 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6269 used for debugging purposes.
6270
6271 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6272 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6273 of the obvious source-language caller.
6274
6275 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6277
6278 Syntax:
6279 """""""
6280
6281 ::
6282
6283       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6284
6285 Overview:
6286 """""""""
6287
6288 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6289 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6290
6291 Arguments:
6292 """"""""""
6293
6294 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6295 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6296 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6297 value.
6298
6299 Semantics:
6300 """"""""""
6301
6302 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6303 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6304 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6305 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6306 used for debugging purposes.
6307
6308 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6309 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6310 of the obvious source-language caller.
6311
6312 .. _int_stacksave:
6313
6314 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6316
6317 Syntax:
6318 """""""
6319
6320 ::
6321
6322       declare i8* @llvm.stacksave()
6323
6324 Overview:
6325 """""""""
6326
6327 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6328 of the function stack, for use with
6329 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6330 implementing language features like scoped automatic variable sized
6331 arrays in C99.
6332
6333 Semantics:
6334 """"""""""
6335
6336 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6337 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6338 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6339 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6340 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6341 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6342 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6343
6344 .. _int_stackrestore:
6345
6346 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6348
6349 Syntax:
6350 """""""
6351
6352 ::
6353
6354       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6355
6356 Overview:
6357 """""""""
6358
6359 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6360 the function stack to the state it was in when the corresponding
6361 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6362 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6363 sized arrays in C99.
6364
6365 Semantics:
6366 """"""""""
6367
6368 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6369
6370 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6372
6373 Syntax:
6374 """""""
6375
6376 ::
6377
6378       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6379
6380 Overview:
6381 """""""""
6382
6383 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6384 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6385 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6386 its performance characteristics.
6387
6388 Arguments:
6389 """"""""""
6390
6391 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6392 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6393 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6394 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6395 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6396 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6397 arguments must be constant integers.
6398
6399 Semantics:
6400 """"""""""
6401
6402 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6403 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6404 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6405 the processor cache for better performance.
6406
6407 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6409
6410 Syntax:
6411 """""""
6412
6413 ::
6414
6415       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6416
6417 Overview:
6418 """""""""
6419
6420 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6421 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6422 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6423 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6424 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6425 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6426 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6427 allow correlations of simulation runs.
6428
6429 Arguments:
6430 """"""""""
6431
6432 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6433
6434 Semantics:
6435 """"""""""
6436
6437 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6438 that do not support this intrinsic may ignore it.
6439
6440 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6442
6443 Syntax:
6444 """""""
6445
6446 ::
6447
6448       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6449
6450 Overview:
6451 """""""""
6452
6453 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6454 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6455 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6456 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6457 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6458 timings.
6459
6460 Semantics:
6461 """"""""""
6462
6463 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6464 memory. Implementations are allowed to either return a application
6465 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6466 is lowered to a constant 0.
6467
6468 Standard C Library Intrinsics
6469 -----------------------------
6470
6471 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6472 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6473 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6474 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6475
6476 .. _int_memcpy:
6477
6478 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6480
6481 Syntax:
6482 """""""
6483
6484 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6485 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6486 support all bit widths however.
6487
6488 ::
6489
6490       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6491                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6492       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6493                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6494
6495 Overview:
6496 """""""""
6497
6498 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6499 source location to the destination location.
6500
6501 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6502 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6503 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6504
6505 Arguments:
6506 """"""""""
6507
6508 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6509 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6510 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6511 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6512 boolean indicating a volatile access.
6513
6514 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6515 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6516 are aligned to that boundary.
6517
6518 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6519 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6520 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6521
6522 Semantics:
6523 """"""""""
6524
6525 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6526 source location to the destination location, which are not allowed to
6527 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6528 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6529 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6530
6531 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6533
6534 Syntax:
6535 """""""
6536
6537 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6538 bit width and for different address space. Not all targets support all
6539 bit widths however.
6540
6541 ::
6542
6543       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6544                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6545       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6546                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6547
6548 Overview:
6549 """""""""
6550
6551 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6552 source location to the destination location. It is similar to the
6553 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6554 overlap.
6555
6556 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6557 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6558 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6559
6560 Arguments:
6561 """"""""""
6562
6563 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6564 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6565 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6566 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6567 boolean indicating a volatile access.
6568
6569 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6570 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6571 aligned to that boundary.
6572
6573 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6574 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6575 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6576
6577 Semantics:
6578 """"""""""
6579
6580 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6581 source location to the destination location, which may overlap. It
6582 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6583 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6584 otherwise it should be set to 0 or 1.
6585
6586 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6588
6589 Syntax:
6590 """""""
6591
6592 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6593 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6594 support all bit widths.
6595
6596 ::
6597
6598       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6599                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6600       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6601                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6602
6603 Overview:
6604 """""""""
6605
6606 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6607 particular byte value.
6608
6609 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6610 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6611 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6612
6613 Arguments:
6614 """"""""""
6615
6616 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6617 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6618 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6619 argument is the known alignment of the destination location.
6620
6621 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6622 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6623 that boundary.
6624
6625 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6626 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6627 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6628
6629 Semantics:
6630 """"""""""
6631
6632 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6633 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6634 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6635 it should be set to 0 or 1.
6636
6637 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6639
6640 Syntax:
6641 """""""
6642
6643 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6644 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6645 all types however.
6646
6647 ::
6648
6649       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6650       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6651       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6652       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6653       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6654
6655 Overview:
6656 """""""""
6657
6658 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6659 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6660 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6661 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6662 because there is no need to worry about errno being set).
6663 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6664
6665 Arguments:
6666 """"""""""
6667
6668 The argument and return value are floating point numbers of the same
6669 type.
6670
6671 Semantics:
6672 """"""""""
6673
6674 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6675 nonnegative floating point number.
6676
6677 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6679
6680 Syntax:
6681 """""""
6682
6683 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6684 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6685 all types however.
6686
6687 ::
6688
6689       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6690       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6691       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6692       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6693       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6694
6695 Overview:
6696 """""""""
6697
6698 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6699 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6700 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6701 used, the second argument remains a scalar integer value.
6702
6703 Arguments:
6704 """"""""""
6705
6706 The second argument is an integer power, and the first is a value to
6707 raise to that power.
6708
6709 Semantics:
6710 """"""""""
6711
6712 This function returns the first value raised to the second power with an
6713 unspecified sequence of rounding operations.
6714
6715 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
6716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6717
6718 Syntax:
6719 """""""
6720
6721 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
6722 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6723 all types however.
6724
6725 ::
6726
6727       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
6728       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
6729       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
6730       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
6731       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6732
6733 Overview:
6734 """""""""
6735
6736 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
6737
6738 Arguments:
6739 """"""""""
6740
6741 The argument and return value are floating point numbers of the same
6742 type.
6743
6744 Semantics:
6745 """"""""""
6746
6747 This function returns the sine of the specified operand, returning the
6748 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
6749 conditions in the same way.
6750
6751 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
6752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6753
6754 Syntax:
6755 """""""
6756
6757 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
6758 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6759 all types however.
6760
6761 ::
6762
6763       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
6764       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
6765       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
6766       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
6767       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6768
6769 Overview:
6770 """""""""
6771
6772 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
6773
6774 Arguments:
6775 """"""""""
6776
6777 The argument and return value are floating point numbers of the same
6778 type.
6779
6780 Semantics:
6781 """"""""""
6782
6783 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
6784 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
6785 conditions in the same way.
6786
6787 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
6788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6789
6790 Syntax:
6791 """""""
6792
6793 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
6794 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6795 all types however.
6796
6797 ::
6798
6799       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
6800       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
6801       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
6802       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
6803       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
6804
6805 Overview:
6806 """""""""
6807
6808 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6809 specified (positive or negative) power.
6810
6811 Arguments:
6812 """"""""""
6813
6814 The second argument is a floating point power, and the first is a value
6815 to raise to that power.
6816
6817 Semantics:
6818 """"""""""
6819
6820 This function returns the first value raised to the second power,
6821 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
6822 handles error conditions in the same way.
6823
6824 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
6825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6826
6827 Syntax:
6828 """""""
6829
6830 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
6831 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6832 all types however.
6833
6834 ::
6835
6836       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
6837       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
6838       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
6839       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
6840       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6841
6842 Overview:
6843 """""""""
6844
6845 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
6846
6847 Arguments:
6848 """"""""""
6849
6850 The argument and return value are floating point numbers of the same
6851 type.
6852
6853 Semantics:
6854 """"""""""
6855
6856 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
6857 would, and handles error conditions in the same way.
6858
6859 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
6860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6861
6862 Syntax:
6863 """""""
6864
6865 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
6866 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6867 all types however.
6868
6869 ::
6870
6871       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
6872       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
6873       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
6874       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
6875       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6876
6877 Overview:
6878 """""""""
6879
6880 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
6881
6882 Arguments:
6883 """"""""""
6884
6885 The argument and return value are floating point numbers of the same
6886 type.
6887
6888 Semantics:
6889 """"""""""
6890
6891 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
6892 would, and handles error conditions in the same way.
6893
6894 '``llvm.log.*``' Intrinsic
6895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6896
6897 Syntax:
6898 """""""
6899
6900 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
6901 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6902 all types however.
6903
6904 ::
6905
6906       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
6907       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
6908       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
6909       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
6910       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6911
6912 Overview:
6913 """""""""
6914
6915 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
6916
6917 Arguments:
6918 """"""""""
6919
6920 The argument and return value are floating point numbers of the same
6921 type.
6922
6923 Semantics:
6924 """"""""""
6925
6926 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
6927 would, and handles error conditions in the same way.
6928
6929 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
6930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6931
6932 Syntax:
6933 """""""
6934
6935 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
6936 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6937 all types however.
6938
6939 ::
6940
6941       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
6942       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
6943       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
6944       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
6945       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6946
6947 Overview:
6948 """""""""
6949
6950 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
6951
6952 Arguments:
6953 """"""""""
6954
6955 The argument and return value are floating point numbers of the same
6956 type.
6957
6958 Semantics:
6959 """"""""""
6960
6961 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
6962 would, and handles error conditions in the same way.
6963
6964 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
6965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6966
6967 Syntax:
6968 """""""
6969
6970 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
6971 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6972 all types however.
6973
6974 ::
6975
6976       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
6977       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
6978       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
6979       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
6980       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
6981
6982 Overview:
6983 """""""""
6984
6985 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
6986
6987 Arguments:
6988 """"""""""
6989
6990 The argument and return value are floating point numbers of the same
6991 type.
6992
6993 Semantics:
6994 """"""""""
6995
6996 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
6997 would, and handles error conditions in the same way.
6998
6999 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7001
7002 Syntax:
7003 """""""
7004
7005 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7006 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7007 all types however.
7008
7009 ::
7010
7011       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7012       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7013       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7014       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7015       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7016
7017 Overview:
7018 """""""""
7019
7020 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7021 operation.
7022
7023 Arguments:
7024 """"""""""
7025
7026 The argument and return value are floating point numbers of the same
7027 type.
7028
7029 Semantics:
7030 """"""""""
7031
7032 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7033 would.
7034
7035 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7036 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7037
7038 Syntax:
7039 """""""
7040
7041 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7042 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7043 all types however.
7044
7045 ::
7046
7047       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7048       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7049       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7050       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7051       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7052
7053 Overview:
7054 """""""""
7055
7056 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7057 operand.
7058
7059 Arguments:
7060 """"""""""
7061
7062 The argument and return value are floating point numbers of the same
7063 type.
7064
7065 Semantics:
7066 """"""""""
7067
7068 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7069 would, and handles error conditions in the same way.
7070
7071 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7073
7074 Syntax:
7075 """""""
7076
7077 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7078 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7079 all types however.
7080
7081 ::
7082
7083       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7084       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7085       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7086       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7087       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7088
7089 Overview:
7090 """""""""
7091
7092 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7093
7094 Arguments:
7095 """"""""""
7096
7097 The argument and return value are floating point numbers of the same
7098 type.
7099
7100 Semantics:
7101 """"""""""
7102
7103 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7104 would, and handles error conditions in the same way.
7105
7106 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7108
7109 Syntax:
7110 """""""
7111
7112 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7113 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7114 all types however.
7115
7116 ::
7117
7118       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7119       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7120       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7121       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7122       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7123
7124 Overview:
7125 """""""""
7126
7127 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7128
7129 Arguments:
7130 """"""""""
7131
7132 The argument and return value are floating point numbers of the same
7133 type.
7134
7135 Semantics:
7136 """"""""""
7137
7138 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7139 would, and handles error conditions in the same way.
7140
7141 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7142 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7143
7144 Syntax:
7145 """""""
7146
7147 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7148 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7149 all types however.
7150
7151 ::
7152
7153       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7154       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7155       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7156       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7157       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7158
7159 Overview:
7160 """""""""
7161
7162 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7163 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7164
7165 Arguments:
7166 """"""""""
7167
7168 The argument and return value are floating point numbers of the same
7169 type.
7170
7171 Semantics:
7172 """"""""""
7173
7174 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7175 would, and handles error conditions in the same way.
7176
7177 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7179
7180 Syntax:
7181 """""""
7182
7183 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7184 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7185 all types however.
7186
7187 ::
7188
7189       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7190       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7191       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7192       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7193       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7194
7195 Overview:
7196 """""""""
7197
7198 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7199 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7200 operand isn't an integer.
7201
7202 Arguments:
7203 """"""""""
7204
7205 The argument and return value are floating point numbers of the same
7206 type.
7207
7208 Semantics:
7209 """"""""""
7210
7211 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7212 would, and handles error conditions in the same way.
7213
7214 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7216
7217 Syntax:
7218 """""""
7219
7220 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7221 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7222 all types however.
7223
7224 ::
7225
7226       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7227       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7228       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7229       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7230       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7231
7232 Overview:
7233 """""""""
7234
7235 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7236 nearest integer.
7237
7238 Arguments:
7239 """"""""""
7240
7241 The argument and return value are floating point numbers of the same
7242 type.
7243
7244 Semantics:
7245 """"""""""
7246
7247 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7248 functions would, and handles error conditions in the same way.
7249
7250 Bit Manipulation Intrinsics
7251 ---------------------------
7252
7253 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7254 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7255
7256 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7258
7259 Syntax:
7260 """""""
7261
7262 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7263 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7264
7265 ::
7266
7267       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7268       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7269       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7270
7271 Overview:
7272 """""""""
7273
7274 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7275 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7276 These are useful for performing operations on data that is not in the
7277 target's native byte order.
7278
7279 Semantics:
7280 """"""""""
7281
7282 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7283 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7284 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7285 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7286 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7287 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7288 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7289 respectively).
7290
7291 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7293
7294 Syntax:
7295 """""""
7296
7297 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7298 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7299 support all bit widths or vector types, however.
7300
7301 ::
7302
7303       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7304       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7305       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7306       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7307       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7308       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7309
7310 Overview:
7311 """""""""
7312
7313 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7314 in a value.
7315
7316 Arguments:
7317 """"""""""
7318
7319 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7320 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7321 match the argument type.
7322
7323 Semantics:
7324 """"""""""
7325
7326 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7327 each element of a vector.
7328
7329 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7331
7332 Syntax:
7333 """""""
7334
7335 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7336 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7337 targets support all bit widths or vector types, however.
7338
7339 ::
7340
7341       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7342       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7343       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7344       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7345       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7346       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7347
7348 Overview:
7349 """""""""
7350
7351 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7352 leading zeros in a variable.
7353
7354 Arguments:
7355 """"""""""
7356
7357 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7358 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7359 type must match the first argument type.
7360
7361 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7362 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7363 defined result. Historically some architectures did not provide a
7364 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7365 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7366
7367 Semantics:
7368 """"""""""
7369
7370 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7371 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7372 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7373 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7374 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7375
7376 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7378
7379 Syntax:
7380 """""""
7381
7382 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7383 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7384 support all bit widths or vector types, however.
7385
7386 ::
7387
7388       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7389       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7390       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7391       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7392       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7393       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7394
7395 Overview:
7396 """""""""
7397
7398 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7399 trailing zeros.
7400
7401 Arguments:
7402 """"""""""
7403
7404 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7405 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7406 type must match the first argument type.
7407
7408 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7409 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7410 defined result. Historically some architectures did not provide a
7411 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7412 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7413
7414 Semantics:
7415 """"""""""
7416
7417 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7418 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7419 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7420 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7421 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7422
7423 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7424 -----------------------------------
7425
7426 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7427
7428 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7430
7431 Syntax:
7432 """""""
7433
7434 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7435 on any integer bit width.
7436
7437 ::
7438
7439       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7440       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7441       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7442
7443 Overview:
7444 """""""""
7445
7446 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7447 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7448 occurred during the signed summation.
7449
7450 Arguments:
7451 """"""""""
7452
7453 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7454 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7455 bit width. The second element of the result structure must be of type
7456 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7457 addition.
7458
7459 Semantics:
7460 """"""""""
7461
7462 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7463 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7464 first element of which is the signed summation, and the second element
7465 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7466 overflow.
7467
7468 Examples:
7469 """""""""
7470
7471 .. code-block:: llvm
7472
7473       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7474       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7475       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7476       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7477
7478 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7480
7481 Syntax:
7482 """""""
7483
7484 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7485 on any integer bit width.
7486
7487 ::
7488
7489       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7490       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7491       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7492
7493 Overview:
7494 """""""""
7495
7496 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7497 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7498 occurred during the unsigned summation.
7499
7500 Arguments:
7501 """"""""""
7502
7503 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7504 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7505 bit width. The second element of the result structure must be of type
7506 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7507 addition.
7508
7509 Semantics:
7510 """"""""""
7511
7512 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7513 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7514 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7515 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7516
7517 Examples:
7518 """""""""
7519
7520 .. code-block:: llvm
7521
7522       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7523       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7524       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7525       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7526
7527 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7529
7530 Syntax:
7531 """""""
7532
7533 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7534 on any integer bit width.
7535
7536 ::
7537
7538       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7539       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7540       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7541
7542 Overview:
7543 """""""""
7544
7545 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7546 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7547 overflow occurred during the signed subtraction.
7548
7549 Arguments:
7550 """"""""""
7551
7552 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7553 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7554 bit width. The second element of the result structure must be of type
7555 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7556 subtraction.
7557
7558 Semantics:
7559 """"""""""
7560
7561 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7562 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
7563 first element of which is the subtraction, and the second element of
7564 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7565 overflow.
7566
7567 Examples:
7568 """""""""
7569
7570 .. code-block:: llvm
7571
7572       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7573       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7574       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7575       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7576
7577 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7579
7580 Syntax:
7581 """""""
7582
7583 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7584 on any integer bit width.
7585
7586 ::
7587
7588       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7589       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7590       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7591
7592 Overview:
7593 """""""""
7594
7595 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7596 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7597 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7598
7599 Arguments:
7600 """"""""""
7601
7602 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7603 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7604 bit width. The second element of the result structure must be of type
7605 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7606 subtraction.
7607
7608 Semantics:
7609 """"""""""
7610
7611 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7612 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
7613 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7614 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7615 overflow.
7616
7617 Examples:
7618 """""""""
7619
7620 .. code-block:: llvm
7621
7622       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7623       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7624       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7625       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7626
7627 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7629
7630 Syntax:
7631 """""""
7632
7633 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
7634 on any integer bit width.
7635
7636 ::
7637
7638       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7639       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7640       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7641
7642 Overview:
7643 """""""""
7644
7645 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7646 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7647 overflow occurred during the signed multiplication.
7648
7649 Arguments:
7650 """"""""""
7651
7652 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7653 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7654 bit width. The second element of the result structure must be of type
7655 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7656 multiplication.
7657
7658 Semantics:
7659 """"""""""
7660
7661 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7662 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7663 the first element of which is the multiplication, and the second element
7664 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
7665 overflow.
7666
7667 Examples:
7668 """""""""
7669
7670 .. code-block:: llvm
7671
7672       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7673       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7674       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7675       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7676
7677 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
7678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7679
7680 Syntax:
7681 """""""
7682
7683 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
7684 on any integer bit width.
7685
7686 ::
7687
7688       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7689       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7690       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7691
7692 Overview:
7693 """""""""
7694
7695 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7696 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
7697 overflow occurred during the unsigned multiplication.
7698
7699 Arguments:
7700 """"""""""
7701
7702 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7703 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7704 bit width. The second element of the result structure must be of type
7705 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7706 multiplication.
7707
7708 Semantics:
7709 """"""""""
7710
7711 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7712 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
7713 the first element of which is the multiplication, and the second
7714 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
7715 resulted in an overflow.
7716
7717 Examples:
7718 """""""""
7719
7720 .. code-block:: llvm
7721
7722       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7723       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7724       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7725       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7726
7727 Specialised Arithmetic Intrinsics
7728 ---------------------------------
7729
7730 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
7731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7732
7733 Syntax:
7734 """""""
7735
7736 ::
7737
7738       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
7739       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
7740
7741 Overview:
7742 """""""""
7743
7744 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
7745 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
7746 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
7747 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
7748 and add instructions.
7749
7750 Arguments:
7751 """"""""""
7752
7753 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
7754 multiplicands, a and b, and an addend c.
7755
7756 Semantics:
7757 """"""""""
7758
7759 The expression:
7760
7761 ::
7762
7763       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
7764
7765 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
7766 not be performed between the multiplication and addition steps if the
7767 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
7768 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
7769 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
7770
7771 Examples:
7772 """""""""
7773
7774 .. code-block:: llvm
7775
7776       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
7777
7778 Half Precision Floating Point Intrinsics
7779 ----------------------------------------
7780
7781 For most target platforms, half precision floating point is a
7782 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
7783 but does not support computation in the format.
7784
7785 This means that code must first load the half-precision floating point
7786 value as an i16, then convert it to float with
7787 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
7788 then be performed on the float value (including extending to double
7789 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
7790 if needed, then converted to i16 with
7791 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
7792 i16 value.
7793
7794 .. _int_convert_to_fp16:
7795
7796 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
7797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7798
7799 Syntax:
7800 """""""
7801
7802 ::
7803
7804       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7805
7806 Overview:
7807 """""""""
7808
7809 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7810 from single precision floating point format to half precision floating
7811 point format.
7812
7813 Arguments:
7814 """"""""""
7815
7816 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7817 converted.
7818
7819 Semantics:
7820 """"""""""
7821
7822 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
7823 from single precision floating point format to half precision floating
7824 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
7825 converted number.
7826
7827 Examples:
7828 """""""""
7829
7830 .. code-block:: llvm
7831
7832       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
7833       store i16 %res, i16* @x, align 2
7834
7835 .. _int_convert_from_fp16:
7836
7837 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
7838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7839
7840 Syntax:
7841 """""""
7842
7843 ::
7844
7845       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7846
7847 Overview:
7848 """""""""
7849
7850 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7851 conversion from half precision floating point format to single precision
7852 floating point format.
7853
7854 Arguments:
7855 """"""""""
7856
7857 The intrinsic function contains single argument - the value to be
7858 converted.
7859
7860 Semantics:
7861 """"""""""
7862
7863 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
7864 conversion from half single precision floating point format to single
7865 precision floating point format. The input half-float value is
7866 represented by an ``i16`` value.
7867
7868 Examples:
7869 """""""""
7870
7871 .. code-block:: llvm
7872
7873       %a = load i16* @x, align 2
7874       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
7875
7876 Debugger Intrinsics
7877 -------------------
7878
7879 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
7880 prefix), are described in the `LLVM Source Level
7881 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
7882 document.
7883
7884 Exception Handling Intrinsics
7885 -----------------------------
7886
7887 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
7888 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
7889 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
7890
7891 .. _int_trampoline:
7892
7893 Trampoline Intrinsics
7894 ---------------------
7895
7896 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
7897 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
7898 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
7899 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
7900 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
7901 stack, which also contains code to splice the nest value into the
7902 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
7903 extension.
7904
7905 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
7906 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
7907 It can be created as follows:
7908
7909 .. code-block:: llvm
7910
7911       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
7912       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
7913       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
7914       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
7915       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
7916
7917 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
7918 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
7919
7920 .. _int_it:
7921
7922 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
7923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7924
7925 Syntax:
7926 """""""
7927
7928 ::
7929
7930       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
7931
7932 Overview:
7933 """""""""
7934
7935 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
7936 turning it into a trampoline.
7937
7938 Arguments:
7939 """"""""""
7940
7941 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
7942 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
7943 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
7944 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
7945 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
7946 front-end that generates this intrinsic needs to have some
7947 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
7948 bitcast to an ``i8*``.
7949
7950 Semantics:
7951 """"""""""
7952
7953 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
7954 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
7955 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
7956 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
7957 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
7958 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
7959 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
7960 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
7961 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
7962 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
7963 modified, then the effect of any later call to the returned function
7964 pointer is undefined.
7965
7966 .. _int_at:
7967
7968 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
7969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7970
7971 Syntax:
7972 """""""
7973
7974 ::
7975
7976       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
7977
7978 Overview:
7979 """""""""
7980
7981 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
7982 a trampoline (passed as ``tramp``).
7983
7984 Arguments:
7985 """"""""""
7986
7987 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
7988 code filled in by a previous call to
7989 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
7990
7991 Semantics:
7992 """"""""""
7993
7994 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
7995 different to the address where the trampoline is actually stored. This
7996 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
7997 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
7998 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
7999
8000 Memory Use Markers
8001 ------------------
8002
8003 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8004 memory objects and ranges where variables are immutable.
8005
8006 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8008
8009 Syntax:
8010 """""""
8011
8012 ::
8013
8014       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8015
8016 Overview:
8017 """""""""
8018
8019 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8020 object's lifetime.
8021
8022 Arguments:
8023 """"""""""
8024
8025 The first argument is a constant integer representing the size of the
8026 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8027 to the object.
8028
8029 Semantics:
8030 """"""""""
8031
8032 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8033 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8034 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8035 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8036
8037 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8039
8040 Syntax:
8041 """""""
8042
8043 ::
8044
8045       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8046
8047 Overview:
8048 """""""""
8049
8050 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8051 object's lifetime.
8052
8053 Arguments:
8054 """"""""""
8055
8056 The first argument is a constant integer representing the size of the
8057 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8058 to the object.
8059
8060 Semantics:
8061 """"""""""
8062
8063 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8064 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8065 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8066 object following this intrinsic may be removed as dead.
8067
8068 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8070
8071 Syntax:
8072 """""""
8073
8074 ::
8075
8076       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8077
8078 Overview:
8079 """""""""
8080
8081 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8082 a memory object will not change.
8083
8084 Arguments:
8085 """"""""""
8086
8087 The first argument is a constant integer representing the size of the
8088 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8089 to the object.
8090
8091 Semantics:
8092 """"""""""
8093
8094 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8095 the return value, the referenced memory location is constant and
8096 unchanging.
8097
8098 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8100
8101 Syntax:
8102 """""""
8103
8104 ::
8105
8106       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8107
8108 Overview:
8109 """""""""
8110
8111 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8112 memory object are mutable.
8113
8114 Arguments:
8115 """"""""""
8116
8117 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8118 The second argument is a constant integer representing the size of the
8119 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8120 pointer to the object.
8121
8122 Semantics:
8123 """"""""""
8124
8125 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8126
8127 General Intrinsics
8128 ------------------
8129
8130 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8131 purpose.
8132
8133 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8135
8136 Syntax:
8137 """""""
8138
8139 ::
8140
8141       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8142
8143 Overview:
8144 """""""""
8145
8146 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8147
8148 Arguments:
8149 """"""""""
8150
8151 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8152 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8153 source file name, and the last argument is the line number.
8154
8155 Semantics:
8156 """"""""""
8157
8158 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8159 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8160 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8161 ignored by code generation and optimization.
8162
8163 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8165
8166 Syntax:
8167 """""""
8168
8169 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8170 any integer bit width.
8171
8172 ::
8173
8174       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8175       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8176       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8177       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8178       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8179
8180 Overview:
8181 """""""""
8182
8183 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8184
8185 Arguments:
8186 """"""""""
8187
8188 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8189 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8190 global string which is the source file name, and the last argument is
8191 the line number. It returns the value of the first argument.
8192
8193 Semantics:
8194 """"""""""
8195
8196 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8197 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8198 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8199 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8200
8201 '``llvm.trap``' Intrinsic
8202 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8203
8204 Syntax:
8205 """""""
8206
8207 ::
8208
8209       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8210
8211 Overview:
8212 """""""""
8213
8214 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8215
8216 Arguments:
8217 """"""""""
8218
8219 None.
8220
8221 Semantics:
8222 """"""""""
8223
8224 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8225 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8226 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8227
8228 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8230
8231 Syntax:
8232 """""""
8233
8234 ::
8235
8236       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8237
8238 Overview:
8239 """""""""
8240
8241 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8242
8243 Arguments:
8244 """"""""""
8245
8246 None.
8247
8248 Semantics:
8249 """"""""""
8250
8251 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8252 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8253 debugger.
8254
8255 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8257
8258 Syntax:
8259 """""""
8260
8261 ::
8262
8263       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8264
8265 Overview:
8266 """""""""
8267
8268 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8269 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8270 is placed on the stack before local variables.
8271
8272 Arguments:
8273 """"""""""
8274
8275 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8276 The first argument is the value loaded from the stack guard
8277 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8278 enough space to hold the value of the guard.
8279
8280 Semantics:
8281 """"""""""
8282
8283 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the
8284 position of the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables
8285 on the stack. This is to ensure that if a local variable on the stack is
8286 overwritten, it will destroy the value of the guard. When the function
8287 exits, the guard on the stack is checked against the original guard. If
8288 they are different, then the program aborts by calling the
8289 ``__stack_chk_fail()`` function.
8290
8291 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8293
8294 Syntax:
8295 """""""
8296
8297 ::
8298
8299       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8300       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8301
8302 Overview:
8303 """""""""
8304
8305 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8306 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8307 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8308 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8309 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8310 other object.
8311
8312 Arguments:
8313 """"""""""
8314
8315 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8316 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8317 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8318 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8319 only accepts constants.
8320
8321 Semantics:
8322 """"""""""
8323
8324 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8325 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8326 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8327 on the ``min`` argument).
8328
8329 '``llvm.expect``' Intrinsic
8330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8331
8332 Syntax:
8333 """""""
8334
8335 ::
8336
8337       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8338       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8339
8340 Overview:
8341 """""""""
8342
8343 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8344 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8345
8346 Arguments:
8347 """"""""""
8348
8349 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8350 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8351 constant value, variables are not allowed.
8352
8353 Semantics:
8354 """"""""""
8355
8356 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8357
8358 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8360
8361 Syntax:
8362 """""""
8363
8364 ::
8365
8366       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8367
8368 Overview:
8369 """""""""
8370
8371 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8372 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8373
8374 Arguments:
8375 """"""""""
8376
8377 None.
8378
8379 Semantics:
8380 """"""""""
8381
8382 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8383 by codegen.