Lower llvm.expect intrinsic correctly for i1
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``linker_private``
201     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
202     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
203     they are removed by the linker from the final linked image
204     (executable or dynamic library).
205 ``linker_private_weak``
206     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
207     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
208     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
209     image (executable or dynamic library).
210 ``internal``
211     Similar to private, but the value shows as a local symbol
212     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
213     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
214 ``available_externally``
215     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
216     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
217     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
218     of the definition of the global, which is known to be somewhere
219     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
220     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
221     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
222     not declarations.
223 ``linkonce``
224     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
225     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
226     some forms of inline functions, templates, or other code which must
227     be generated in each translation unit that uses it, but where the
228     body may be overridden with a more definitive definition later.
229     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
230     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
231     inline the body of this function into callers because it doesn't
232     know if this definition of the function is the definitive definition
233     within the program or whether it will be overridden by a stronger
234     definition. To enable inlining and other optimizations, use
235     "``linkonce_odr``" linkage.
236 ``weak``
237     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
238     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
239     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
240     in C source code.
241 ``common``
242     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
243     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
244     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
245     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
246     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
247     must have a zero initializer, and may not be marked
248     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
249     common linkage.
250
251 .. _linkage_appending:
252
253 ``appending``
254     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
255     pointer to array type. When two global variables with appending
256     linkage are linked together, the two global arrays are appended
257     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
258     system linker append together "sections" with identical names when
259     .o files are linked.
260 ``extern_weak``
261     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
262     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
263     instead of being an undefined reference.
264 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
265     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
266     functions with different semantics. Other languages, such as
267     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
268     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
269     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
270     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
271     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
272 ``external``
273     If none of the above identifiers are used, the global is externally
274     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
275     resolve external symbol references.
276
277 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
278 other than ``external`` or ``extern_weak``.
279
280 .. _callingconv:
281
282 Calling Conventions
283 -------------------
284
285 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
286 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
287 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
288 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
289 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
290 added in the future:
291
292 "``ccc``" - The C calling convention
293     This calling convention (the default if no other calling convention
294     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
295     convention supports varargs function calls and tolerates some
296     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
297     the function (as does normal C).
298 "``fastcc``" - The fast calling convention
299     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
300     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
301     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
302     code for the target, without having to conform to an externally
303     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
304     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
305     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
306     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
307     match the prototype of the function definition.
308 "``coldcc``" - The cold calling convention
309     This calling convention attempts to make code in the caller as
310     efficient as possible under the assumption that the call is not
311     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
312     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
313     This calling convention does not support varargs and requires the
314     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
315     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
316     calls for inlining.
317 "``cc 10``" - GHC convention
318     This calling convention has been implemented specifically for use by
319     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
320     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
321     by disabling callee save registers. This calling convention should
322     not be used lightly but only for specific situations such as an
323     alternative to the *register pinning* performance technique often
324     used when implementing functional programming languages. At the
325     moment only X86 supports this convention and it has the following
326     limitations:
327
328     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
329        floating point types are supported.
330     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
331        floating point parameters.
332
333     This calling convention supports `tail call
334     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
335     caller and callee are using it.
336 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
337     This calling convention has been implemented specifically for use by
338     the `High-Performance Erlang
339     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
340     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
341     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
342     registers for argument passing than the ordinary C calling
343     convention and defines no callee-saved registers. The calling
344     convention properly supports `tail call
345     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
346     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
347     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
348     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
349     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
350     bit).
351 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
352     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
353     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
354     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
355     platform's customary return register.
356 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
357     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
358     sequence in place of a call site. This convention forces the call
359     arguments into registers but allows them to be dynamcially
360     allocated. This can currently only be used with calls to
361     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
362     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
363 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
364     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
365     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
366     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
367     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
368     burden of saving and recovering a large register set before and after the
369     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
370     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
371     apply for values returned in callee-saved registers.
372
373     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
374       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
375       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
376
377     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
378     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
379     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
380     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
381     registers, which haven't already been saved by the caller. The
382     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
383     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
384     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
385     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
386     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
387     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
388
389     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
390     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
391     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
392     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
393     by other runtimes in the future too. The current implementation only
394     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
395     future.
396 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
397     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
398     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
399     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
400     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
401     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
402     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
403     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
404     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
405     returned in callee-saved registers.
406
407     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
408       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
409       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
410
411     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
412     that don't need to call out to any other functions.
413
414     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
415     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
416     experimental at this time.
417 "``cc <n>``" - Numbered convention
418     Any calling convention may be specified by number, allowing
419     target-specific calling conventions to be used. Target specific
420     calling conventions start at 64.
421
422 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
423 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
424 convention.
425
426 .. _visibilitystyles:
427
428 Visibility Styles
429 -----------------
430
431 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
432 styles:
433
434 "``default``" - Default style
435     On targets that use the ELF object file format, default visibility
436     means that the declaration is visible to other modules and, in
437     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
438     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
439     to other modules. Default visibility corresponds to "external
440     linkage" in the language.
441 "``hidden``" - Hidden style
442     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
443     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
444     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
445     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
446     library) can reference it directly.
447 "``protected``" - Protected style
448     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
449     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
450     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
451     cannot be overridden by another module.
452
453 .. _namedtypes:
454
455 DLL Storage Classes
456 -------------------
457
458 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
459 DLL storage class:
460
461 ``dllimport``
462     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
463     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
464     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
465     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
466 ``dllexport``
467     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
468     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
469     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
470     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
471     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
472     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
473
474 Named Types
475 -----------
476
477 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
478 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
479 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
480 specification is:
481
482 .. code-block:: llvm
483
484     %mytype = type { %mytype*, i32 }
485
486 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
487 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
488 expected with the syntax "%mytype".
489
490 Note that type names are aliases for the structural type that they
491 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
492 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
493 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
494 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
495 render all types of a particular shape. This means that if you have code
496 where two different source types end up having the same LLVM type, that
497 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
498 an important design point and isn't going to change.
499
500 .. _globalvars:
501
502 Global Variables
503 ----------------
504
505 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
506 instead of run-time.
507
508 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
509 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
510
511 Global variables in other translation units can also be declared, in which
512 case they don't have an initializer.
513
514 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
515 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
516 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
517 TLS model may be specified:
518
519 ``localdynamic``
520     For variables that are only used within the current shared library.
521 ``initialexec``
522     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
523 ``localexec``
524     For variables defined in the executable and only used within it.
525
526 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
527 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
528 more information on under which circumstances the different models may
529 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
530 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567
568 By default, global initializers are optimized by assuming that global
569 variables defined within the module are not modified from their
570 initial values before the start of the global initializer.  This is
571 true even for variables potentially accessible from outside the
572 module, including those with external linkage or appearing in
573 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
574 by marking the variable with ``externally_initialized``.
575
576 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
577 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
578 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
579 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
580 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
581 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
582 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
583 assume that the globals are densely packed in their section and try to
584 iterate over them as an array, alignment padding would break this
585 iteration.
586
587 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
588
589 Syntax::
590
591     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
592                          [AddrSpace] [unnamed_addr] [ExternallyInitialized]
593                          <global | constant> <Type>
594                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
595
596 For example, the following defines a global in a numbered address space
597 with an initializer, section, and alignment:
598
599 .. code-block:: llvm
600
601     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
602
603 The following example just declares a global variable
604
605 .. code-block:: llvm
606
607    @G = external global i32
608
609 The following example defines a thread-local global with the
610 ``initialexec`` TLS model:
611
612 .. code-block:: llvm
613
614     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
615
616 .. _functionstructure:
617
618 Functions
619 ---------
620
621 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
622 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
623 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
624 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
625 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
626 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
627 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
628 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
629 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
630 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
631 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
632
633 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
634 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
635 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
636 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
637 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
638 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
639 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
640 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
641
642 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
643 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
644 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
645 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
646 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
647 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
648 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
649 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
650 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
651
652 The first basic block in a function is special in two ways: it is
653 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
654 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
655 the entry block of a function). Because the block can have no
656 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
657
658 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
659 target supports it, it will emit functions to the section specified.
660
661 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
662 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
663 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
664 is specified, the function is forced to have at least that much
665 alignment. All alignments must be a power of 2.
666
667 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
668 be significant and two identical functions can be merged.
669
670 Syntax::
671
672     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
673            [cconv] [ret attrs]
674            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
675            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
676            [gc] [prefix Constant] { ... }
677
678 .. _langref_aliases:
679
680 Aliases
681 -------
682
683 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
684 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
685 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
686 :ref:`visibility style <visibility>`, and an optional :ref:`DLL storage class
687 <dllstorageclass>`.
688
689 Syntax::
690
691     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
692
693 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
694 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
695 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
696 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
697 alias.
698
699 .. _namedmetadatastructure:
700
701 Named Metadata
702 --------------
703
704 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
705 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
706 operands for a named metadata.
707
708 Syntax::
709
710     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
711     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
712     !1 = metadata !{metadata !"one"}
713     !2 = metadata !{metadata !"two"}
714     ; A named metadata.
715     !name = !{!0, !1, !2}
716
717 .. _paramattrs:
718
719 Parameter Attributes
720 --------------------
721
722 The return type and each parameter of a function type may have a set of
723 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
724 used to communicate additional information about the result or
725 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
726 of the function, not of the function type, so functions with different
727 parameter attributes can have the same function type.
728
729 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
730 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
731 For example:
732
733 .. code-block:: llvm
734
735     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
736     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
737     declare signext i8 @returns_signed_char()
738
739 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
740 ``readonly``) come immediately after the argument list.
741
742 Currently, only the following parameter attributes are defined:
743
744 ``zeroext``
745     This indicates to the code generator that the parameter or return
746     value should be zero-extended to the extent required by the target's
747     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
748     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
749 ``signext``
750     This indicates to the code generator that the parameter or return
751     value should be sign-extended to the extent required by the target's
752     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
753     the callee (for a return value).
754 ``inreg``
755     This indicates that this parameter or return value should be treated
756     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
757     a function call or return (usually, by putting it in a register as
758     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
759     two different kinds of registers). Use of this attribute is
760     target-specific.
761 ``byval``
762     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
763     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
764     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
765     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
766     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
767     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
768     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
769     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
770     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
771     values.
772
773     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
774     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
775     form and the known alignment of the pointer specified to the call
776     site. If the alignment is not specified, then the code generator
777     makes a target-specific assumption.
778
779 .. _attr_inalloca:
780
781 ``inalloca``
782
783 .. Warning:: This feature is unstable and not fully implemented.
784
785     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
786     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
787     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
788     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
789     inalloca keyword.  Only the past argument may have the ``inalloca``
790     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
791
792     An argument allocation may be used by a call at most once because
793     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
794     used in conjunction with other attributes that affect argument
795     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
796     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
797     large aggregate return values, which means that frontend authors
798     must lower them with ``sret`` pointers.
799
800     When the call site is reached, the argument allocation must have
801     been the most recent stack allocation that is still live, or the
802     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
803     space after an argument allocation and before its call site, but it
804     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
805     <int_stackrestore>`.
806
807     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
808     attribute.
809
810 ``sret``
811     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
812     structure that is the return value of the function in the source
813     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
814     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
815     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
816     the first parameter. This is not a valid attribute for return
817     values.
818 ``noalias``
819     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
820     the argument or return value do not alias pointer values which are
821     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
822     call to the parent function, dependencies between memory references
823     from before or after the call and from those during the call are
824     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
825     value used in that call. The caller shares the responsibility with
826     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
827     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
828     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
829
830     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
831     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
832     though it is slightly weaker.
833
834     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
835     while LLVM's ``noalias`` is.
836 ``nocapture``
837     This indicates that the callee does not make any copies of the
838     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
839     attribute for return values.
840
841 .. _nest:
842
843 ``nest``
844     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
845     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
846     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
847
848 ``returned``
849     This indicates that the function always returns the argument as its return
850     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
851     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
852     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
853     the callee. The parameter and the function return type must be valid
854     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
855     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
856
857 .. _gc:
858
859 Garbage Collector Names
860 -----------------------
861
862 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
863 string:
864
865 .. code-block:: llvm
866
867     define void @f() gc "name" { ... }
868
869 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
870 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
871 support the named garbage collection algorithm.
872
873 .. _prefixdata:
874
875 Prefix Data
876 -----------
877
878 Prefix data is data associated with a function which the code generator
879 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
880 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
881 specific functions and make it available through the function pointer while
882 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
883 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
884 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
885 of the prefix data.
886
887 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
888 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
889 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
890 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
891 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
892 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
893 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
894 makes the format of the prefix data highly target dependent.
895
896 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
897 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
898 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
899 of the prefix data.
900
901 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
902 which encodes the ``nop`` instruction:
903
904 .. code-block:: llvm
905
906     define void @f() prefix i8 144 { ... }
907
908 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
909 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
910 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
911
912 .. code-block:: llvm
913
914     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
915
916     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
917
918 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
919 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
920 optimizers but will not be emitted in the object file.
921
922 .. _attrgrp:
923
924 Attribute Groups
925 ----------------
926
927 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
928 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
929 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
930 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
931 group will capture the important command line flags used to build that file.
932
933 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
934 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
935 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
936 different groups are merged.
937
938 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
939 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
940
941 .. code-block:: llvm
942
943    ; Target-independent attributes:
944    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
945
946    ; Target-dependent attributes:
947    attributes #1 = { "no-sse" }
948
949    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
950    define void @f() #0 #1 { ... }
951
952 .. _fnattrs:
953
954 Function Attributes
955 -------------------
956
957 Function attributes are set to communicate additional information about
958 a function. Function attributes are considered to be part of the
959 function, not of the function type, so functions with different function
960 attributes can have the same function type.
961
962 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
963 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
964 example:
965
966 .. code-block:: llvm
967
968     define void @f() noinline { ... }
969     define void @f() alwaysinline { ... }
970     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
971     define void @f() optsize { ... }
972
973 ``alignstack(<n>)``
974     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
975     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
976     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
977     parentheses.
978 ``alwaysinline``
979     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
980     this function into callers whenever possible, ignoring any active
981     inlining size threshold for this caller.
982 ``builtin``
983     This indicates that the callee function at a call site should be
984     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
985     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
986     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
987     attribute.
988 ``cold``
989     This attribute indicates that this function is rarely called. When
990     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
991     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
992     weight.
993 ``inlinehint``
994     This attribute indicates that the source code contained a hint that
995     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
996     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
997     inliner.
998 ``minsize``
999     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1000     passes make choices that keep the code size of this function as small
1001     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1002     performance in order to minimize the size of the generated code.
1003 ``naked``
1004     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1005     function. This can have very system-specific consequences.
1006 ``nobuiltin``
1007     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1008     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1009     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1010     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1011     and on function declarations and definitions.
1012 ``noduplicate``
1013     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1014     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1015     within its parent function, but may not be duplicated within
1016     its parent function.
1017
1018     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1019     be an inlining candidate, provided that the call is not
1020     duplicated by inlining. That implies that the function has
1021     internal linkage and only has one call site, so the original
1022     call is dead after inlining.
1023 ``noimplicitfloat``
1024     This attributes disables implicit floating point instructions.
1025 ``noinline``
1026     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1027     function in any situation. This attribute may not be used together
1028     with the ``alwaysinline`` attribute.
1029 ``nonlazybind``
1030     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1031     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1032     startup time if the function is not called during program startup.
1033 ``noredzone``
1034     This attribute indicates that the code generator should not use a
1035     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1036 ``noreturn``
1037     This function attribute indicates that the function never returns
1038     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1039     function ever does dynamically return.
1040 ``nounwind``
1041     This function attribute indicates that the function never returns
1042     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1043     unwind, its runtime behavior is undefined.
1044 ``optnone``
1045     This function attribute indicates that the function is not optimized
1046     by any optimization or code generator passes with the
1047     exception of interprocedural optimization passes.
1048     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1049     attribute; this attribute is also incompatible
1050     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1051
1052     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1053     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1054     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1055     candidates for inlining into the body of this function.
1056 ``optsize``
1057     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1058     passes make choices that keep the code size of this function low,
1059     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1060     long as they do not significantly impact runtime performance.
1061 ``readnone``
1062     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1063     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1064     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1065     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1066     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1067     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1068     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1069     the ``C++`` exception throwing methods.
1070
1071     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1072     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1073     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1074 ``readonly``
1075     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1076     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1077     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1078     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1079     state that may be set in the caller. A readonly function always
1080     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1081     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1082     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1083     methods.
1084
1085     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1086     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1087     the pointer points to.
1088 ``returns_twice``
1089     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1090     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1091     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1092     functions.
1093 ``sanitize_address``
1094     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1095     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1096 ``sanitize_memory``
1097     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1098     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1099 ``sanitize_thread``
1100     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1101     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1102 ``ssp``
1103     This attribute indicates that the function should emit a stack
1104     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1105     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1106     return from the function to see if it has been overwritten. A
1107     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1108     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1109
1110     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1111     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1112     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1113       ``ssp-buffer-size``.
1114
1115     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1116     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1117
1118     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1119     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1120     function will have an ``ssp`` attribute.
1121 ``sspreq``
1122     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1123     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1124     attribute.
1125
1126     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1127     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1128     The specific layout rules are:
1129
1130     #. Large arrays and structures containing large arrays
1131        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1132     #. Small arrays and structures containing small arrays
1133        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1134     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1135        protector.
1136
1137     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1138     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1139     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1140     an ``sspreq`` attribute.
1141 ``sspstrong``
1142     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1143     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1144     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1145     will enable protectors for functions with:
1146
1147     - Arrays of any size and type
1148     - Aggregates containing an array of any size and type.
1149     - Calls to alloca().
1150     - Local variables that have had their address taken.
1151
1152     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1153     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1154     The specific layout rules are:
1155
1156     #. Large arrays and structures containing large arrays
1157        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1158     #. Small arrays and structures containing small arrays
1159        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1160     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1161        protector.
1162
1163     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1164
1165     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1166     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1167     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1168 ``uwtable``
1169     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1170     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1171     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1172     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1173     units.
1174
1175 .. _moduleasm:
1176
1177 Module-Level Inline Assembly
1178 ----------------------------
1179
1180 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1181 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1182 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1183 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1184
1185 .. code-block:: llvm
1186
1187     module asm "inline asm code goes here"
1188     module asm "more can go here"
1189
1190 The strings can contain any character by escaping non-printable
1191 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1192 two digit hex code for the number.
1193
1194 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1195 assembly code is generated.
1196
1197 .. _langref_datalayout:
1198
1199 Data Layout
1200 -----------
1201
1202 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1203 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1204 simply:
1205
1206 .. code-block:: llvm
1207
1208     target datalayout = "layout specification"
1209
1210 The *layout specification* consists of a list of specifications
1211 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1212 with a letter and may include other information after the letter to
1213 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1214 as follows:
1215
1216 ``E``
1217     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1218     the bits with the most significance have the lowest address
1219     location.
1220 ``e``
1221     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1222     is, the bits with the least significance have the lowest address
1223     location.
1224 ``S<size>``
1225     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1226     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1227     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1228     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1229     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1230     alignment promotions.
1231 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1232     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1233     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1234     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1235     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1236     in the range [1,2^23).
1237 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1238     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1239     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1240 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1241     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1242     ``<size>``.
1243 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1244     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1245     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1246     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1247     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1248     targets.
1249 ``a:<abi>:<pref>``
1250     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1251 ``m:<mangling>``
1252     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1253     options are
1254
1255     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1256     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1257     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1258       symbols get a ``_`` prefix.
1259     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1260       functions also get a suffix based on the frame size.
1261 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1262     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1263     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1264     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1265     this set are considered to support most general arithmetic operations
1266     efficiently.
1267
1268 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1269 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1270 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1271
1272 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1273 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1274 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1275 specifications are given in this list:
1276
1277 -  ``E`` - big endian
1278 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1279 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1280    same as the default address space.
1281 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1282 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1283 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1284 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1285 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1286 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1287    alignment of 64-bits
1288 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1289 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1290 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1291 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1292 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1293 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1294 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1295
1296 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1297 following rules:
1298
1299 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1300    that specification is used.
1301 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1302    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1303    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1304    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1305    given the default specifications above, the i7 type will use the
1306    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1307    alignment of i64 (largest specified).
1308 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1309    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1310    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1311    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1312
1313 The function of the data layout string may not be what you expect.
1314 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1315 the code generator should use.
1316
1317 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1318 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1319 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1320 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1321 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1322 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1323 that require precise layout information, but this also prevents those
1324 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1325
1326 .. _langref_triple:
1327
1328 Target Triple
1329 -------------
1330
1331 A module may specify a target triple string that describes the target
1332 host. The syntax for the target triple is simply:
1333
1334 .. code-block:: llvm
1335
1336     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1337
1338 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1339 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1340
1341 ::
1342
1343     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1344     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1345
1346 This information is passed along to the backend so that it generates
1347 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1348 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1349
1350 .. _pointeraliasing:
1351
1352 Pointer Aliasing Rules
1353 ----------------------
1354
1355 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1356 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1357 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1358 to the following rules:
1359
1360 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1361    value it is *based* on.
1362 -  An address of a global variable is associated with the address range
1363    of the variable's storage.
1364 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1365    address range of the allocated storage.
1366 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1367    address.
1368 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1369    a function not defined within LLVM may be associated with address
1370    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1371    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1372    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1373
1374 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1375 following rules:
1376
1377 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1378    on the first operand of the ``getelementptr``.
1379 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1380    ``bitcast``.
1381 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1382    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1383    the pointer's value.
1384 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1385
1386 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1387 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1388
1389 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1390 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1391 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1392 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1393 alignment of the store.
1394
1395 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1396 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1397 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1398 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1399 alias analysis.
1400
1401 .. _volatile:
1402
1403 Volatile Memory Accesses
1404 ------------------------
1405
1406 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1407 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1408 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1409 volatile operations or change their order of execution relative to other
1410 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1411 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1412 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1413
1414 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1415 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1416 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1417 target-legal volatile load/store instructions.
1418
1419 .. admonition:: Rationale
1420
1421  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1422  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1423  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1424  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1425  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1426  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1427  do not violate the frontend's contract with the language.
1428
1429 .. _memmodel:
1430
1431 Memory Model for Concurrent Operations
1432 --------------------------------------
1433
1434 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1435 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1436 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1437 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1438
1439 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1440
1441 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1442 that
1443
1444 -  Is a superset of single-thread program order, and
1445 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1446    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1447    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1448    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1449    Constraints <ordering>`).
1450
1451 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1452 between a thread and signals executing inside that thread.
1453
1454 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1455 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1456 (defined) write operations (store instructions, atomic
1457 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1458 section, initialized globals are considered to have a write of the
1459 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1460 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1461 may see any write to the same byte, except:
1462
1463 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1464    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1465    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1466 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1467    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1468
1469 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1470
1471 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1472    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1473    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1474    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1475    synchronization.)
1476 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1477    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1478 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1479    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1480 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1481    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1482    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1483    constraints on how the choice is made.
1484 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1485
1486 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1487 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1488 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1489 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1490 than one instruction to read the series of bytes.
1491
1492 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1493 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1494 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1495 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1496 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1497 from an address, introducing a store can change a load that may see
1498 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1499
1500 .. _ordering:
1501
1502 Atomic Memory Ordering Constraints
1503 ----------------------------------
1504
1505 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1506 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1507 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1508 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1509 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1510 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1511 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1512 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1513 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1514 differently since they don't take an address. See that instruction's
1515 documentation for details.
1516
1517 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1518 :doc:`Atomics`.
1519
1520 ``unordered``
1521     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1522     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1523     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1524     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1525     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1526     to make them atomic in any interesting way.
1527 ``monotonic``
1528     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1529     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1530     address. All modification orders must be compatible with the
1531     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1532     orders can be combined to a global total order for the whole program
1533     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1534     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1535     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1536     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1537     happens before another atomic read of the same address, the later
1538     read must see the same value or a later value in the address's
1539     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1540     stronger) operations on the same address. If an address is written
1541     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1542     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1543     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1544     ``memory_order_relaxed``.
1545 ``acquire``
1546     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1547     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1548     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1549 ``release``
1550     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1551     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1552     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1553     complete description; see the C++0x definition of a release
1554     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1555     ``memory_order_release``.
1556 ``acq_rel`` (acquire+release)
1557     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1558     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1559 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1560     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1561     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1562     writes), there is a global total order on all
1563     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1564     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1565     modification orders of all the affected addresses. Each
1566     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1567     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1568     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1569
1570 .. _singlethread:
1571
1572 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1573 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1574 other operations running in the same thread (for example, in signal
1575 handlers).
1576
1577 .. _fastmath:
1578
1579 Fast-Math Flags
1580 ---------------
1581
1582 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1583 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1584 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1585 otherwise unsafe floating point operations
1586
1587 ``nnan``
1588    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1589    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1590    NaNs, but the value of the result is undefined.
1591
1592 ``ninf``
1593    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1594    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1595    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1596
1597 ``nsz``
1598    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1599    argument or result as insignificant.
1600
1601 ``arcp``
1602    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1603    argument rather than perform division.
1604
1605 ``fast``
1606    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1607    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1608    flag implies all the others.
1609
1610 .. _typesystem:
1611
1612 Type System
1613 ===========
1614
1615 The LLVM type system is one of the most important features of the
1616 intermediate representation. Being typed enables a number of
1617 optimizations to be performed on the intermediate representation
1618 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1619 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1620 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1621 not feasible to perform on normal three address code representations.
1622
1623 .. _t_void:
1624
1625 Void Type
1626 ---------
1627
1628 :Overview:
1629
1630
1631 The void type does not represent any value and has no size.
1632
1633 :Syntax:
1634
1635
1636 ::
1637
1638       void
1639
1640
1641 .. _t_function:
1642
1643 Function Type
1644 -------------
1645
1646 :Overview:
1647
1648
1649 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1650 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1651 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1652 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1653
1654 :Syntax:
1655
1656 ::
1657
1658       <returntype> (<parameter list>)
1659
1660 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1661 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1662 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1663 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1664 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1665 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1666
1667 :Examples:
1668
1669 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1670 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1671 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1672 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1673 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1674 | ``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. |
1675 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1676 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1677 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1678
1679 .. _t_firstclass:
1680
1681 First Class Types
1682 -----------------
1683
1684 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1685 Values of these types are the only ones which can be produced by
1686 instructions.
1687
1688 .. _t_single_value:
1689
1690 Single Value Types
1691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1692
1693 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1694
1695 .. _t_integer:
1696
1697 Integer Type
1698 """"""""""""
1699
1700 :Overview:
1701
1702 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1703 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1704 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1705
1706 :Syntax:
1707
1708 ::
1709
1710       iN
1711
1712 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1713 value.
1714
1715 Examples:
1716 *********
1717
1718 +----------------+------------------------------------------------+
1719 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1720 +----------------+------------------------------------------------+
1721 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1722 +----------------+------------------------------------------------+
1723 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1724 +----------------+------------------------------------------------+
1725
1726 .. _t_floating:
1727
1728 Floating Point Types
1729 """"""""""""""""""""
1730
1731 .. list-table::
1732    :header-rows: 1
1733
1734    * - Type
1735      - Description
1736
1737    * - ``half``
1738      - 16-bit floating point value
1739
1740    * - ``float``
1741      - 32-bit floating point value
1742
1743    * - ``double``
1744      - 64-bit floating point value
1745
1746    * - ``fp128``
1747      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1748
1749    * - ``x86_fp80``
1750      -  80-bit floating point value (X87)
1751
1752    * - ``ppc_fp128``
1753      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1754
1755 .. _t_x86mmx:
1756
1757 X86mmx Type
1758 """""""""""
1759
1760 :Overview:
1761
1762 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1763 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1764 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1765 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1766 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1767 of this type.
1768
1769 :Syntax:
1770
1771 ::
1772
1773       x86mmx
1774
1775
1776 .. _t_pointer:
1777
1778 Pointer Type
1779 """"""""""""
1780
1781 :Overview:
1782
1783 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1784 commonly used to reference objects in memory.
1785
1786 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1787 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1788 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1789 are target-specific.
1790
1791 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1792 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1793
1794 :Syntax:
1795
1796 ::
1797
1798       <type> *
1799
1800 :Examples:
1801
1802 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1803 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1804 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1805 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1806 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1807 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1808 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1809
1810 .. _t_vector:
1811
1812 Vector Type
1813 """""""""""
1814
1815 :Overview:
1816
1817 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1818 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1819 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1820 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1821 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1822
1823 :Syntax:
1824
1825 ::
1826
1827       < <# elements> x <elementtype> >
1828
1829 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1830 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1831 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1832
1833 :Examples:
1834
1835 +-------------------+--------------------------------------------------+
1836 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1837 +-------------------+--------------------------------------------------+
1838 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1839 +-------------------+--------------------------------------------------+
1840 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1841 +-------------------+--------------------------------------------------+
1842 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1843 +-------------------+--------------------------------------------------+
1844
1845 .. _t_label:
1846
1847 Label Type
1848 ^^^^^^^^^^
1849
1850 :Overview:
1851
1852 The label type represents code labels.
1853
1854 :Syntax:
1855
1856 ::
1857
1858       label
1859
1860 .. _t_metadata:
1861
1862 Metadata Type
1863 ^^^^^^^^^^^^^
1864
1865 :Overview:
1866
1867 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1868 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1869
1870 :Syntax:
1871
1872 ::
1873
1874       metadata
1875
1876 .. _t_aggregate:
1877
1878 Aggregate Types
1879 ^^^^^^^^^^^^^^^
1880
1881 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1882 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1883 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1884 aggregate types.
1885
1886 .. _t_array:
1887
1888 Array Type
1889 """"""""""
1890
1891 :Overview:
1892
1893 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1894 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1895 elements) and an underlying data type.
1896
1897 :Syntax:
1898
1899 ::
1900
1901       [<# elements> x <elementtype>]
1902
1903 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1904 be any type with a size.
1905
1906 :Examples:
1907
1908 +------------------+--------------------------------------+
1909 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1910 +------------------+--------------------------------------+
1911 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1912 +------------------+--------------------------------------+
1913 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1914 +------------------+--------------------------------------+
1915
1916 Here are some examples of multidimensional arrays:
1917
1918 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1919 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1920 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1921 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1922 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1923 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1924 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1925
1926 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1927 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1928 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1929 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1930 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1931 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1932 example.
1933
1934 .. _t_struct:
1935
1936 Structure Type
1937 """"""""""""""
1938
1939 :Overview:
1940
1941 The structure type is used to represent a collection of data members
1942 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1943 a size.
1944
1945 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1946 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1947 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1948 '``insertvalue``' instructions.
1949
1950 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1951 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1952 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1953 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1954 required to match what the underlying code generator expects.
1955
1956 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1957 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1958 identified types are always defined at the top level with a name.
1959 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1960 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1961 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1962
1963 :Syntax:
1964
1965 ::
1966
1967       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1968       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1969
1970 :Examples:
1971
1972 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1973 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1974 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1975 | ``{ 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``.  |
1976 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1977 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1978 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1979
1980 .. _t_opaque:
1981
1982 Opaque Structure Types
1983 """"""""""""""""""""""
1984
1985 :Overview:
1986
1987 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1988 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1989 notion of a forward declared structure.
1990
1991 :Syntax:
1992
1993 ::
1994
1995       %X = type opaque
1996       %52 = type opaque
1997
1998 :Examples:
1999
2000 +--------------+-------------------+
2001 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2002 +--------------+-------------------+
2003
2004 Constants
2005 =========
2006
2007 LLVM has several different basic types of constants. This section
2008 describes them all and their syntax.
2009
2010 Simple Constants
2011 ----------------
2012
2013 **Boolean constants**
2014     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2015     of the ``i1`` type.
2016 **Integer constants**
2017     Standard integers (such as '4') are constants of the
2018     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2019     integer types.
2020 **Floating point constants**
2021     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2022     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2023     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2024     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2025     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2026     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2027     point <t_floating>` type.
2028 **Null pointer constants**
2029     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2030     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2031
2032 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2033 floating point constants. For example, the form
2034 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2035 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2036 constants are required (and the only time that they are generated by the
2037 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2038 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2039 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2040 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2041 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2042
2043 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2044 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2045 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2046 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2047 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2048 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2049 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2050 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2051 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2052 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2053 will only work if they match the long double format on your target.
2054 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2055 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2056 (sign bit at the left).
2057
2058 There are no constants of type x86mmx.
2059
2060 .. _complexconstants:
2061
2062 Complex Constants
2063 -----------------
2064
2065 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2066 constants and smaller complex constants.
2067
2068 **Structure constants**
2069     Structure constants are represented with notation similar to
2070     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2071     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2072     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2073     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2074     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2075     must match those specified by the type.
2076 **Array constants**
2077     Array constants are represented with notation similar to array type
2078     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2079     square brackets (``[]``)). For example:
2080     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2081     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2082     match those specified by the type.
2083 **Vector constants**
2084     Vector constants are represented with notation similar to vector
2085     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2086     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2087     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2088     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2089     elements must match those specified by the type.
2090 **Zero initialization**
2091     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2092     value to zero of *any* type, including scalar and
2093     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2094     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2095     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2096 **Metadata node**
2097     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2098     type <t_metadata>`. For example:
2099     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2100     constants that are meant to be interpreted as part of the
2101     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2102     information such as debug info.
2103
2104 Global Variable and Function Addresses
2105 --------------------------------------
2106
2107 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2108 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2109 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2110 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2111 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2112 file:
2113
2114 .. code-block:: llvm
2115
2116     @X = global i32 17
2117     @Y = global i32 42
2118     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2119
2120 .. _undefvalues:
2121
2122 Undefined Values
2123 ----------------
2124
2125 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2126 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2127 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2128 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2129
2130 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2131 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2132 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2133 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2134
2135 .. code-block:: llvm
2136
2137       %A = add %X, undef
2138       %B = sub %X, undef
2139       %C = xor %X, undef
2140     Safe:
2141       %A = undef
2142       %B = undef
2143       %C = undef
2144
2145 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2146 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2147
2148 .. code-block:: llvm
2149
2150       %A = or %X, undef
2151       %B = and %X, undef
2152     Safe:
2153       %A = -1
2154       %B = 0
2155     Unsafe:
2156       %A = undef
2157       %B = undef
2158
2159 These logical operations have bits that are not always affected by the
2160 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2161 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2162 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2163 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2164 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2165 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2166 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2167 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2168
2169 .. code-block:: llvm
2170
2171       %A = select undef, %X, %Y
2172       %B = select undef, 42, %Y
2173       %C = select %X, %Y, undef
2174     Safe:
2175       %A = %X     (or %Y)
2176       %B = 42     (or %Y)
2177       %C = %Y
2178     Unsafe:
2179       %A = undef
2180       %B = undef
2181       %C = undef
2182
2183 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2184 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2185 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2186 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2187 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2188 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2189 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2190
2191 .. code-block:: llvm
2192
2193       %A = xor undef, undef
2194
2195       %B = undef
2196       %C = xor %B, %B
2197
2198       %D = undef
2199       %E = icmp lt %D, 4
2200       %F = icmp gte %D, 4
2201
2202     Safe:
2203       %A = undef
2204       %B = undef
2205       %C = undef
2206       %D = undef
2207       %E = undef
2208       %F = undef
2209
2210 This example points out that two '``undef``' operands are not
2211 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2212 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2213 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2214 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2215 its value over its "live range". This is true because the variable
2216 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2217 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2218 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2219 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2220 uses with" concept would not hold.
2221
2222 .. code-block:: llvm
2223
2224       %A = fdiv undef, %X
2225       %B = fdiv %X, undef
2226     Safe:
2227       %A = undef
2228     b: unreachable
2229
2230 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2231 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2232 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2233 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2234 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2235 However, in the second example, we can make a more aggressive
2236 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2237 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2238 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2239 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2240 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2241 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2242
2243 .. code-block:: llvm
2244
2245     a:  store undef -> %X
2246     b:  store %X -> undef
2247     Safe:
2248     a: <deleted>
2249     b: unreachable
2250
2251 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2252 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2253 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2254 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2255 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2256
2257 .. _poisonvalues:
2258
2259 Poison Values
2260 -------------
2261
2262 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2263 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2264 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2265 which results in undefined behavior.
2266
2267 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2268 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2269 the ``nsw`` flag.
2270
2271 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2272
2273 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2274 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2275    their dynamic predecessor basic block.
2276 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2277    in the dynamic callers of their functions.
2278 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2279    instructions that dynamically transfer control back to them.
2280 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2281    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2282    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2283 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2284    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2285    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2286    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2287 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2288    most recent preceding instruction with externally visible side
2289    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2290    operations <volatile>`.)
2291 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2292    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2293    multiple successors and the instruction is always executed when
2294    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2295    when control is transferred to another.
2296 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2297    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2298    be different if the terminator had transferred control to a different
2299    successor.
2300 -  Dependence is transitive.
2301
2302 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2303 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2304 on a poison value has undefined behavior.
2305
2306 Here are some examples:
2307
2308 .. code-block:: llvm
2309
2310     entry:
2311       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2312       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2313       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2314       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2315
2316       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2317       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2318
2319       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2320
2321       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2322       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2323       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2324       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2325
2326       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2327       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2328
2329     true:
2330       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2331                                            ; it has undefined behavior.
2332       br label %end
2333
2334     end:
2335       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2336                                            ; Both edges into this PHI are
2337                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2338                                            ; always results in a poison value.
2339
2340       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2341                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2342                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2343
2344       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2345                                            ; The same branch again, but this time the
2346                                            ; true block doesn't have side effects.
2347
2348     second_true:
2349       ; No side effects!
2350       ret void
2351
2352     second_end:
2353       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2354                                            ; on the store in %end. Also, it is
2355                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2356                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2357                                            ; behavior in this example).
2358
2359 .. _blockaddress:
2360
2361 Addresses of Basic Blocks
2362 -------------------------
2363
2364 ``blockaddress(@function, %block)``
2365
2366 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2367 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2368 Taking the address of the entry block is illegal.
2369
2370 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2371 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2372 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2373 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2374 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2375 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2376 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2377 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2378 instruction.
2379
2380 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2381 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2382
2383 .. _constantexprs:
2384
2385 Constant Expressions
2386 --------------------
2387
2388 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2389 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2390 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2391 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2392 The following is the syntax for constant expressions:
2393
2394 ``trunc (CST to TYPE)``
2395     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2396     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2397 ``zext (CST to TYPE)``
2398     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2399     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2400 ``sext (CST to TYPE)``
2401     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2402     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2403 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2404     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2405     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2406     must be floating point.
2407 ``fpext (CST to TYPE)``
2408     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2409     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2410     floating point.
2411 ``fptoui (CST to TYPE)``
2412     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2413     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2414     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2415     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2416     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2417 ``fptosi (CST to TYPE)``
2418     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2419     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2420     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2421     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2422     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2423 ``uitofp (CST to TYPE)``
2424     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2425     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2426     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2427     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2428     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2429 ``sitofp (CST to TYPE)``
2430     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2431     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2432     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2433     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2434     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2435 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2436     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2437     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2438     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2439     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2440 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2441     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2442     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2443     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2444     This one is *really* dangerous!
2445 ``bitcast (CST to TYPE)``
2446     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2447     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2448     instruction <i_bitcast>`.
2449 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2450     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2451     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2452     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2453 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2454     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2455     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2456     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2457     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2458 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2459     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2460 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2461     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2462 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2463     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2464 ``extractelement (VAL, IDX)``
2465     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2466     constants.
2467 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2468     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2469     constants.
2470 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2471     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2472     constants.
2473 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2474     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2475     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2476     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2477     least one index value must be specified.
2478 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2479     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2480     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2481     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2482     value must be specified.
2483 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2484     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2485     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2486     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2487     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2488     operations on floating point values are allowed).
2489
2490 Other Values
2491 ============
2492
2493 .. _inlineasmexprs:
2494
2495 Inline Assembler Expressions
2496 ----------------------------
2497
2498 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2499 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2500 value represents the inline assembler as a string (containing the
2501 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2502 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2503 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2504 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2505 assembler expression is:
2506
2507 .. code-block:: llvm
2508
2509     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2510
2511 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2512 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2513 Thus, typically we have:
2514
2515 .. code-block:: llvm
2516
2517     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2518
2519 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2520 marked as having side effects. This is done through the use of the
2521 '``sideeffect``' keyword, like so:
2522
2523 .. code-block:: llvm
2524
2525     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2526
2527 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2528 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2529 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2530 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2531 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2532 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2533
2534 .. code-block:: llvm
2535
2536     call void asm alignstack "eieio", ""()
2537
2538 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2539 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2540 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2541 the only supported dialects. An example is:
2542
2543 .. code-block:: llvm
2544
2545     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2546
2547 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2548 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2549 keyword last.
2550
2551 Inline Asm Metadata
2552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2553
2554 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2555 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2556 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2557 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2558 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2559 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2560 it. For example:
2561
2562 .. code-block:: llvm
2563
2564     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2565     ...
2566     !42 = !{ i32 1234567 }
2567
2568 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2569 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2570 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2571 occurs on.
2572
2573 .. _metadata:
2574
2575 Metadata Nodes and Metadata Strings
2576 -----------------------------------
2577
2578 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2579 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2580 code generator. One example application of metadata is source-level
2581 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2582 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2583 preceding exclamation point ('``!``').
2584
2585 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2586 contain any character by escaping non-printable characters with
2587 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2588 "``!"test\00"``".
2589
2590 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2591 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2592 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2593 their operand. For example:
2594
2595 .. code-block:: llvm
2596
2597     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2598
2599 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2600 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2601 example:
2602
2603 .. code-block:: llvm
2604
2605     !foo =  metadata !{!4, !3}
2606
2607 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2608 function is using two metadata arguments:
2609
2610 .. code-block:: llvm
2611
2612     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2613
2614 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2615 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2616
2617 .. code-block:: llvm
2618
2619     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2620
2621 More information about specific metadata nodes recognized by the
2622 optimizers and code generator is found below.
2623
2624 '``tbaa``' Metadata
2625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2626
2627 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2628 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2629 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2630 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2631 custom alias analysis behavior for other languages.
2632
2633 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2634 to three fields, e.g.:
2635
2636 .. code-block:: llvm
2637
2638     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2639     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2640     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2641     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2642
2643 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2644 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2645 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2646 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2647 common names.
2648
2649 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2650 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2651 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2652 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2653 from multiple front-ends is handled conservatively.
2654
2655 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2656 indicates that the type is "constant" (meaning
2657 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2658 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2659
2660 '``tbaa.struct``' Metadata
2661 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2662
2663 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2664 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2665 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2666 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2667 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2668 of the aggregate.
2669
2670 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2671 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2672
2673 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2674 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2675 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2676 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2677 its tbaa tag. e.g.:
2678
2679 .. code-block:: llvm
2680
2681     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2682
2683 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2684 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2685 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2686
2687 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2688 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2689 does not carry useful data and need not be preserved.
2690
2691 '``fpmath``' Metadata
2692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2693
2694 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2695 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2696 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2697 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2698 it. ULP is defined as follows:
2699
2700     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2701     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2702     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2703     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2704     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2705
2706 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2707 number representing the maximum relative error, for example:
2708
2709 .. code-block:: llvm
2710
2711     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2712
2713 '``range``' Metadata
2714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2715
2716 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2717 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2718 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2719 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2720 pair has the following properties:
2721
2722 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2723 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2724 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2725 -  The range is allowed to wrap.
2726 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2727    ``a!=b``.
2728
2729 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2730 they must be non-contiguous.
2731
2732 Examples:
2733
2734 .. code-block:: llvm
2735
2736       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2737       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2738       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2739       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2740     ...
2741     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2742     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2743     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2744     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2745
2746 '``llvm.loop``'
2747 ^^^^^^^^^^^^^^^
2748
2749 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2750 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2751 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2752 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2753 specified with the name ``llvm.loop``.
2754
2755 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2756 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2757 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2758 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2759 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2760 constructs:
2761
2762 .. code-block:: llvm
2763
2764     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2765     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2766
2767 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2768 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2769 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2770 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2771
2772 .. code-block:: llvm
2773
2774       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2775     ...
2776     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2777     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2778
2779 '``llvm.mem``'
2780 ^^^^^^^^^^^^^^^
2781
2782 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2783 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2784
2785 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2787
2788 For a loop to be parallel, in addition to using
2789 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2790 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2791 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2792 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2793 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2794 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2795 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2796 body.
2797
2798 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2799 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2800 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2801
2802 .. code-block:: llvm
2803
2804    for.body:
2805      ...
2806      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2807      ...
2808      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2809      ...
2810      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2811
2812    for.end:
2813    ...
2814    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2815
2816 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2817 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2818 the loop identifier metadata node directly:
2819
2820 .. code-block:: llvm
2821
2822    outer.for.body:
2823    ...
2824
2825    inner.for.body:
2826      ...
2827      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2828      ...
2829      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2830      ...
2831      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2832
2833    inner.for.end:
2834      ...
2835      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2836      ...
2837      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2838      ...
2839      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2840
2841    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2842    ...
2843    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2844    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2845    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2846
2847 '``llvm.vectorizer``'
2848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2849
2850 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2851 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2852
2853 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2854 loop identification metadata.
2855
2856 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2857 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2858
2859 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2860 loop exactly ``N`` times.
2861
2862 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2863 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2864
2865 .. code-block:: llvm
2866
2867    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2868
2869 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2870 loop.
2871
2872 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2873 determined automatically.
2874
2875 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2877
2878 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2879 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2880 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2881 it believes it is valid to do so.
2882
2883 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2884 operand is an integer specifying the width. For example:
2885
2886 .. code-block:: llvm
2887
2888    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2889
2890 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2891 loop.
2892
2893 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2894 automatically.
2895
2896 Module Flags Metadata
2897 =====================
2898
2899 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2900 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2901 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2902 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2903 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2904 look it up.
2905
2906 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2907 Each triplet has the following form:
2908
2909 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2910    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2911    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2912    described below.
2913 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2914    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2915    including entries with the **Require** behavior).
2916 -  The third element is the value of the flag.
2917
2918 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2919 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2920 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2921 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2922 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2923 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2924
2925 The following behaviors are supported:
2926
2927 .. list-table::
2928    :header-rows: 1
2929    :widths: 10 90
2930
2931    * - Value
2932      - Behavior
2933
2934    * - 1
2935      - **Error**
2936            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2937            is that of the operands.
2938
2939    * - 2
2940      - **Warning**
2941            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2942            operand for the flag from the first module being linked.
2943
2944    * - 3
2945      - **Require**
2946            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2947            specified value after linking is performed. The value must be a
2948            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2949            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2950            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2951            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2952            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2953
2954    * - 4
2955      - **Override**
2956            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2957            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2958            differ, an error will be emitted.
2959
2960    * - 5
2961      - **Append**
2962            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2963
2964    * - 6
2965      - **AppendUnique**
2966            Appends the two values, which are required to be metadata
2967            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2968            during the append operation.
2969
2970 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2971 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2972 value) or **Override**.
2973
2974 An example of module flags:
2975
2976 .. code-block:: llvm
2977
2978     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2979     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2980     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2981     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2982       metadata !{
2983         metadata !"foo", i32 1
2984       }
2985     }
2986     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2987
2988 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2989    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2990    values are not equal.
2991
2992 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2993    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2994    '37'.
2995
2996 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2997    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2998    warning if their values are not equal.
2999
3000 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3001
3002    ::
3003
3004        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3005
3006    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3007    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3008    performed.
3009
3010 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3011 ----------------------------------------------------
3012
3013 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3014 collection in a special section called "image info". The metadata
3015 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3016 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3017 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3018 be merged rather than appended together.
3019
3020 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3021 following key-value pairs:
3022
3023 .. list-table::
3024    :header-rows: 1
3025    :widths: 30 70
3026
3027    * - Key
3028      - Value
3029
3030    * - ``Objective-C Version``
3031      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3032
3033    * - ``Objective-C Image Info Version``
3034      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3035        always 0.
3036
3037    * - ``Objective-C Image Info Section``
3038      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3039        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3040        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3041        Objective-C ABI version 2.
3042
3043    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3044      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3045        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3046        collection supported.
3047
3048    * - ``Objective-C GC Only``
3049      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3050        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3051        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3052
3053 Some important flag interactions:
3054
3055 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3056    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3057    2, then the resulting module has the
3058    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3059 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3060    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3061
3062 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3063 --------------------------------------------
3064
3065 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3066 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3067 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3068 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3069
3070 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3071 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3072 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3073 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3074 list of metadata strings defining linker options.
3075
3076 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3077 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3078 framework::
3079
3080     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3081        metadata !{
3082           metadata !{ metadata !"-lz" },
3083           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3084     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3085
3086 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3087 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3088 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3089 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3090 assembly writer or object file emitter.
3091
3092 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3093 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3094 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3095
3096 .. _intrinsicglobalvariables:
3097
3098 Intrinsic Global Variables
3099 ==========================
3100
3101 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3102 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3103 All globals of this sort should have a section specified as
3104 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3105 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3106
3107 .. _gv_llvmused:
3108
3109 The '``llvm.used``' Global Variable
3110 -----------------------------------
3111
3112 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3113 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3114 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3115 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3116 use of it is:
3117
3118 .. code-block:: llvm
3119
3120     @X = global i8 4
3121     @Y = global i32 123
3122
3123     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3124        i8* @X,
3125        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3126     ], section "llvm.metadata"
3127
3128 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3129 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3130 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3131 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3132 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3133 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3134 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3135
3136 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3137 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3138 molesting the symbol.
3139
3140 .. _gv_llvmcompilerused:
3141
3142 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3143 --------------------------------------------
3144
3145 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3146 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3147 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3148 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3149 by ``@llvm.used``.
3150
3151 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3152 and should not be exposed to source languages.
3153
3154 .. _gv_llvmglobalctors:
3155
3156 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3157 -------------------------------------------
3158
3159 .. code-block:: llvm
3160
3161     %0 = type { i32, void ()* }
3162     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3163
3164 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3165 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3166 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3167 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3168 is not defined.
3169
3170 .. _llvmglobaldtors:
3171
3172 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3173 -------------------------------------------
3174
3175 .. code-block:: llvm
3176
3177     %0 = type { i32, void ()* }
3178     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3179
3180 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3181 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3182 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3183 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3184 defined.
3185
3186 Instruction Reference
3187 =====================
3188
3189 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3190 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3191 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3192 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3193 :ref:`other instructions <otherops>`.
3194
3195 .. _terminators:
3196
3197 Terminator Instructions
3198 -----------------------
3199
3200 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3201 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3202 block should be executed after the current block is finished. These
3203 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3204 control flow, not values (the one exception being the
3205 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3206
3207 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3208 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3209 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3210 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3211
3212 .. _i_ret:
3213
3214 '``ret``' Instruction
3215 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3216
3217 Syntax:
3218 """""""
3219
3220 ::
3221
3222       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3223       ret void                 ; Return from void function
3224
3225 Overview:
3226 """""""""
3227
3228 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3229 a value) from a function back to the caller.
3230
3231 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3232 value and then causes control flow, and one that just causes control
3233 flow to occur.
3234
3235 Arguments:
3236 """"""""""
3237
3238 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3239 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3240 class <t_firstclass>`' type.
3241
3242 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3243 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3244 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3245 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3246 value.
3247
3248 Semantics:
3249 """"""""""
3250
3251 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3252 the calling function's context. If the caller is a
3253 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3254 instruction after the call. If the caller was an
3255 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3256 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3257 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3258 value.
3259
3260 Example:
3261 """"""""
3262
3263 .. code-block:: llvm
3264
3265       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3266       ret void                        ; Return from a void function
3267       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3268
3269 .. _i_br:
3270
3271 '``br``' Instruction
3272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3273
3274 Syntax:
3275 """""""
3276
3277 ::
3278
3279       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3280       br label <dest>          ; Unconditional branch
3281
3282 Overview:
3283 """""""""
3284
3285 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3286 different basic block in the current function. There are two forms of
3287 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3288 unconditional branch.
3289
3290 Arguments:
3291 """"""""""
3292
3293 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3294 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3295 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3296
3297 Semantics:
3298 """"""""""
3299
3300 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3301 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3302 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3303 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3304
3305 Example:
3306 """"""""
3307
3308 .. code-block:: llvm
3309
3310     Test:
3311       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3312       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3313     IfEqual:
3314       ret i32 1
3315     IfUnequal:
3316       ret i32 0
3317
3318 .. _i_switch:
3319
3320 '``switch``' Instruction
3321 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3322
3323 Syntax:
3324 """""""
3325
3326 ::
3327
3328       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3329
3330 Overview:
3331 """""""""
3332
3333 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3334 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3335 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3336 destinations.
3337
3338 Arguments:
3339 """"""""""
3340
3341 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3342 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3343 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3344 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3345
3346 Semantics:
3347 """"""""""
3348
3349 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3350 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3351 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3352 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3353 to the default destination.
3354
3355 Implementation:
3356 """""""""""""""
3357
3358 Depending on properties of the target machine and the particular
3359 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3360 different ways. For example, it could be generated as a series of
3361 chained conditional branches or with a lookup table.
3362
3363 Example:
3364 """"""""
3365
3366 .. code-block:: llvm
3367
3368      ; Emulate a conditional br instruction
3369      %Val = zext i1 %value to i32
3370      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3371
3372      ; Emulate an unconditional br instruction
3373      switch i32 0, label %dest [ ]
3374
3375      ; Implement a jump table:
3376      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3377                                          i32 1, label %onone
3378                                          i32 2, label %ontwo ]
3379
3380 .. _i_indirectbr:
3381
3382 '``indirectbr``' Instruction
3383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3384
3385 Syntax:
3386 """""""
3387
3388 ::
3389
3390       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3391
3392 Overview:
3393 """""""""
3394
3395 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3396 label within the current function, whose address is specified by
3397 "``address``". Address must be derived from a
3398 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3399
3400 Arguments:
3401 """"""""""
3402
3403 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3404 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3405 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3406 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3407
3408 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3409 accurate understanding of the CFG.
3410
3411 Semantics:
3412 """"""""""
3413
3414 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3415 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3416 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3417 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3418
3419 Implementation:
3420 """""""""""""""
3421
3422 This is typically implemented with a jump through a register.
3423
3424 Example:
3425 """"""""
3426
3427 .. code-block:: llvm
3428
3429      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3430
3431 .. _i_invoke:
3432
3433 '``invoke``' Instruction
3434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3435
3436 Syntax:
3437 """""""
3438
3439 ::
3440
3441       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3442                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3443
3444 Overview:
3445 """""""""
3446
3447 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3448 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3449 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3450 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3451 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3452 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3453 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3454 nearest "exception" label.
3455
3456 The '``exception``' label is a `landing
3457 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3458 '``exception``' label is required to have the
3459 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3460 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3461 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3462 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3463 instruction, so that the important information contained within the
3464 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3465
3466 Arguments:
3467 """"""""""
3468
3469 This instruction requires several arguments:
3470
3471 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3472    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3473    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3474 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3475    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3476    are valid here.
3477 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3478    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3479    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3480    branching off an arbitrary pointer to function value.
3481 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3482    function to be invoked.
3483 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3484    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3485    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3486    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3487    extra arguments can be specified.
3488 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3489    executes a '``ret``' instruction.
3490 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3491    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3492    mechanism.
3493 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3494    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3495    attributes are valid here.
3496
3497 Semantics:
3498 """"""""""
3499
3500 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3501 instruction in most regards. The primary difference is that it
3502 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3503 library to unwind the stack.
3504
3505 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3506 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3507 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3508 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3509
3510 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3511 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3512 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3513 return value is available.
3514
3515 Example:
3516 """"""""
3517
3518 .. code-block:: llvm
3519
3520       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3521                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3522       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3523                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3524
3525 .. _i_resume:
3526
3527 '``resume``' Instruction
3528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3529
3530 Syntax:
3531 """""""
3532
3533 ::
3534
3535       resume <type> <value>
3536
3537 Overview:
3538 """""""""
3539
3540 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3541 successors.
3542
3543 Arguments:
3544 """"""""""
3545
3546 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3547 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3548 function.
3549
3550 Semantics:
3551 """"""""""
3552
3553 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3554 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3555 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3556
3557 Example:
3558 """"""""
3559
3560 .. code-block:: llvm
3561
3562       resume { i8*, i32 } %exn
3563
3564 .. _i_unreachable:
3565
3566 '``unreachable``' Instruction
3567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3568
3569 Syntax:
3570 """""""
3571
3572 ::
3573
3574       unreachable
3575
3576 Overview:
3577 """""""""
3578
3579 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3580 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3581 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3582 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3583
3584 Semantics:
3585 """"""""""
3586
3587 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3588
3589 .. _binaryops:
3590
3591 Binary Operations
3592 -----------------
3593
3594 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3595 They require two operands of the same type, execute an operation on
3596 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3597 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3598 result value has the same type as its operands.
3599
3600 There are several different binary operators:
3601
3602 .. _i_add:
3603
3604 '``add``' Instruction
3605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3606
3607 Syntax:
3608 """""""
3609
3610 ::
3611
3612       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3613       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3614       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3615       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3616
3617 Overview:
3618 """""""""
3619
3620 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3621
3622 Arguments:
3623 """"""""""
3624
3625 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3626 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3627 arguments must have identical types.
3628
3629 Semantics:
3630 """"""""""
3631
3632 The value produced is the integer sum of the two operands.
3633
3634 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3635 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3636 the result.
3637
3638 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3639 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3640
3641 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3642 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3643 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3644 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3645
3646 Example:
3647 """"""""
3648
3649 .. code-block:: llvm
3650
3651       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3652
3653 .. _i_fadd:
3654
3655 '``fadd``' Instruction
3656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3657
3658 Syntax:
3659 """""""
3660
3661 ::
3662
3663       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3664
3665 Overview:
3666 """""""""
3667
3668 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3669
3670 Arguments:
3671 """"""""""
3672
3673 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3674 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3675 Both arguments must have identical types.
3676
3677 Semantics:
3678 """"""""""
3679
3680 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3681 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3682 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3683 optimizations:
3684
3685 Example:
3686 """"""""
3687
3688 .. code-block:: llvm
3689
3690       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3691
3692 '``sub``' Instruction
3693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3694
3695 Syntax:
3696 """""""
3697
3698 ::
3699
3700       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3701       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3702       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3703       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3704
3705 Overview:
3706 """""""""
3707
3708 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3709
3710 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3711 instruction present in most other intermediate representations.
3712
3713 Arguments:
3714 """"""""""
3715
3716 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3717 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3718 arguments must have identical types.
3719
3720 Semantics:
3721 """"""""""
3722
3723 The value produced is the integer difference of the two operands.
3724
3725 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3726 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3727 the result.
3728
3729 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3730 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3731
3732 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3733 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3734 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3735 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3736
3737 Example:
3738 """"""""
3739
3740 .. code-block:: llvm
3741
3742       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3743       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3744
3745 .. _i_fsub:
3746
3747 '``fsub``' Instruction
3748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3749
3750 Syntax:
3751 """""""
3752
3753 ::
3754
3755       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3756
3757 Overview:
3758 """""""""
3759
3760 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3761
3762 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3763 instruction present in most other intermediate representations.
3764
3765 Arguments:
3766 """"""""""
3767
3768 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3769 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3770 Both arguments must have identical types.
3771
3772 Semantics:
3773 """"""""""
3774
3775 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3776 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3777 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3778 unsafe floating point optimizations:
3779
3780 Example:
3781 """"""""
3782
3783 .. code-block:: llvm
3784
3785       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3786       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3787
3788 '``mul``' Instruction
3789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3790
3791 Syntax:
3792 """""""
3793
3794 ::
3795
3796       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3797       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3798       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3799       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3800
3801 Overview:
3802 """""""""
3803
3804 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3805
3806 Arguments:
3807 """"""""""
3808
3809 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3810 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3811 arguments must have identical types.
3812
3813 Semantics:
3814 """"""""""
3815
3816 The value produced is the integer product of the two operands.
3817
3818 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3819 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3820 bit width of the result.
3821
3822 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3823 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3824 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3825 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3826 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3827 product.
3828
3829 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3830 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3831 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3832 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3833
3834 Example:
3835 """"""""
3836
3837 .. code-block:: llvm
3838
3839       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3840
3841 .. _i_fmul:
3842
3843 '``fmul``' Instruction
3844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3845
3846 Syntax:
3847 """""""
3848
3849 ::
3850
3851       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3852
3853 Overview:
3854 """""""""
3855
3856 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3857
3858 Arguments:
3859 """"""""""
3860
3861 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3862 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3863 Both arguments must have identical types.
3864
3865 Semantics:
3866 """"""""""
3867
3868 The value produced is the floating point product of the two operands.
3869 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3870 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3871 unsafe floating point optimizations:
3872
3873 Example:
3874 """"""""
3875
3876 .. code-block:: llvm
3877
3878       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3879
3880 '``udiv``' Instruction
3881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3882
3883 Syntax:
3884 """""""
3885
3886 ::
3887
3888       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3889       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3890
3891 Overview:
3892 """""""""
3893
3894 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3895
3896 Arguments:
3897 """"""""""
3898
3899 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3900 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3901 arguments must have identical types.
3902
3903 Semantics:
3904 """"""""""
3905
3906 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3907
3908 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3909 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3910
3911 Division by zero leads to undefined behavior.
3912
3913 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3914 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3915 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3916
3917 Example:
3918 """"""""
3919
3920 .. code-block:: llvm
3921
3922       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3923
3924 '``sdiv``' Instruction
3925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3926
3927 Syntax:
3928 """""""
3929
3930 ::
3931
3932       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3933       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3934
3935 Overview:
3936 """""""""
3937
3938 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3939
3940 Arguments:
3941 """"""""""
3942
3943 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3944 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3945 arguments must have identical types.
3946
3947 Semantics:
3948 """"""""""
3949
3950 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3951 rounded towards zero.
3952
3953 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3954 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3955
3956 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3957 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3958 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3959
3960 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3961 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3962
3963 Example:
3964 """"""""
3965
3966 .. code-block:: llvm
3967
3968       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3969
3970 .. _i_fdiv:
3971
3972 '``fdiv``' Instruction
3973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3974
3975 Syntax:
3976 """""""
3977
3978 ::
3979
3980       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3981
3982 Overview:
3983 """""""""
3984
3985 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3986
3987 Arguments:
3988 """"""""""
3989
3990 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3991 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3992 Both arguments must have identical types.
3993
3994 Semantics:
3995 """"""""""
3996
3997 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3998 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3999 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4000 unsafe floating point optimizations:
4001
4002 Example:
4003 """"""""
4004
4005 .. code-block:: llvm
4006
4007       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
4008
4009 '``urem``' Instruction
4010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4011
4012 Syntax:
4013 """""""
4014
4015 ::
4016
4017       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4018
4019 Overview:
4020 """""""""
4021
4022 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4023 division of its two arguments.
4024
4025 Arguments:
4026 """"""""""
4027
4028 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4029 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4030 arguments must have identical types.
4031
4032 Semantics:
4033 """"""""""
4034
4035 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4036 This instruction always performs an unsigned division to get the
4037 remainder.
4038
4039 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4040 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4041
4042 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4043
4044 Example:
4045 """"""""
4046
4047 .. code-block:: llvm
4048
4049       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4050
4051 '``srem``' Instruction
4052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4053
4054 Syntax:
4055 """""""
4056
4057 ::
4058
4059       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4060
4061 Overview:
4062 """""""""
4063
4064 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4065 division of its two operands. This instruction can also take
4066 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4067 must be integers.
4068
4069 Arguments:
4070 """"""""""
4071
4072 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4073 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4074 arguments must have identical types.
4075
4076 Semantics:
4077 """"""""""
4078
4079 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4080 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4081 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4082 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4083 difference, see `The Math
4084 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4085 table of how this is implemented in various languages, please see
4086 `Wikipedia: modulo
4087 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4088
4089 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4090 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4091
4092 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4093 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4094 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4095 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4096 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4097 result of the division and the remainder.)
4098
4099 Example:
4100 """"""""
4101
4102 .. code-block:: llvm
4103
4104       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4105
4106 .. _i_frem:
4107
4108 '``frem``' Instruction
4109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4110
4111 Syntax:
4112 """""""
4113
4114 ::
4115
4116       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4117
4118 Overview:
4119 """""""""
4120
4121 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4122 its two operands.
4123
4124 Arguments:
4125 """"""""""
4126
4127 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4128 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4129 Both arguments must have identical types.
4130
4131 Semantics:
4132 """"""""""
4133
4134 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4135 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4136 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4137 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4138
4139 Example:
4140 """"""""
4141
4142 .. code-block:: llvm
4143
4144       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4145
4146 .. _bitwiseops:
4147
4148 Bitwise Binary Operations
4149 -------------------------
4150
4151 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4152 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4153 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4154 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4155 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4156
4157 '``shl``' Instruction
4158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4159
4160 Syntax:
4161 """""""
4162
4163 ::
4164
4165       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4166       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4167       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4168       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4169
4170 Overview:
4171 """""""""
4172
4173 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4174 a specified number of bits.
4175
4176 Arguments:
4177 """"""""""
4178
4179 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4180 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4181 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4182
4183 Semantics:
4184 """"""""""
4185
4186 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4187 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4188 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4189 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4190 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4191 in ``op2``.
4192
4193 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4194 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4195 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4196 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4197 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4198 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4199 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4200
4201 Example:
4202 """"""""
4203
4204 .. code-block:: llvm
4205
4206       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4207       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4208       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4209       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4210       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4211
4212 '``lshr``' Instruction
4213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4214
4215 Syntax:
4216 """""""
4217
4218 ::
4219
4220       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4221       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4222
4223 Overview:
4224 """""""""
4225
4226 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4227 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4228
4229 Arguments:
4230 """"""""""
4231
4232 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4233 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4234 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4235
4236 Semantics:
4237 """"""""""
4238
4239 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4240 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4241 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4242 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4243 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4244 corresponding shift amount in ``op2``.
4245
4246 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4247 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4248 non-zero.
4249
4250 Example:
4251 """"""""
4252
4253 .. code-block:: llvm
4254
4255       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4256       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4257       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4258       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4259       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4260       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4261
4262 '``ashr``' Instruction
4263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4264
4265 Syntax:
4266 """""""
4267
4268 ::
4269
4270       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4271       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4272
4273 Overview:
4274 """""""""
4275
4276 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4277 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4278 extension.
4279
4280 Arguments:
4281 """"""""""
4282
4283 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4284 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4285 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4286
4287 Semantics:
4288 """"""""""
4289
4290 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4291 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4292 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4293 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4294 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4295 corresponding shift amount in ``op2``.
4296
4297 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4298 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4299 non-zero.
4300
4301 Example:
4302 """"""""
4303
4304 .. code-block:: llvm
4305
4306       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4307       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4308       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4309       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4310       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4311       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4312
4313 '``and``' Instruction
4314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4315
4316 Syntax:
4317 """""""
4318
4319 ::
4320
4321       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4322
4323 Overview:
4324 """""""""
4325
4326 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4327 operands.
4328
4329 Arguments:
4330 """"""""""
4331
4332 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4333 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4334 arguments must have identical types.
4335
4336 Semantics:
4337 """"""""""
4338
4339 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4340
4341 +-----+-----+-----+
4342 | In0 | In1 | Out |
4343 +-----+-----+-----+
4344 |   0 |   0 |   0 |
4345 +-----+-----+-----+
4346 |   0 |   1 |   0 |
4347 +-----+-----+-----+
4348 |   1 |   0 |   0 |
4349 +-----+-----+-----+
4350 |   1 |   1 |   1 |
4351 +-----+-----+-----+
4352
4353 Example:
4354 """"""""
4355
4356 .. code-block:: llvm
4357
4358       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4359       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4360       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4361
4362 '``or``' Instruction
4363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4364
4365 Syntax:
4366 """""""
4367
4368 ::
4369
4370       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4371
4372 Overview:
4373 """""""""
4374
4375 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4376 two operands.
4377
4378 Arguments:
4379 """"""""""
4380
4381 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4382 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4383 arguments must have identical types.
4384
4385 Semantics:
4386 """"""""""
4387
4388 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4389
4390 +-----+-----+-----+
4391 | In0 | In1 | Out |
4392 +-----+-----+-----+
4393 |   0 |   0 |   0 |
4394 +-----+-----+-----+
4395 |   0 |   1 |   1 |
4396 +-----+-----+-----+
4397 |   1 |   0 |   1 |
4398 +-----+-----+-----+
4399 |   1 |   1 |   1 |
4400 +-----+-----+-----+
4401
4402 Example:
4403 """"""""
4404
4405 ::
4406
4407       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4408       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4409       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4410
4411 '``xor``' Instruction
4412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4413
4414 Syntax:
4415 """""""
4416
4417 ::
4418
4419       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4420
4421 Overview:
4422 """""""""
4423
4424 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4425 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4426 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4427
4428 Arguments:
4429 """"""""""
4430
4431 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4432 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4433 arguments must have identical types.
4434
4435 Semantics:
4436 """"""""""
4437
4438 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4439
4440 +-----+-----+-----+
4441 | In0 | In1 | Out |
4442 +-----+-----+-----+
4443 |   0 |   0 |   0 |
4444 +-----+-----+-----+
4445 |   0 |   1 |   1 |
4446 +-----+-----+-----+
4447 |   1 |   0 |   1 |
4448 +-----+-----+-----+
4449 |   1 |   1 |   0 |
4450 +-----+-----+-----+
4451
4452 Example:
4453 """"""""
4454
4455 .. code-block:: llvm
4456
4457       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4458       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4459       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4460       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4461
4462 Vector Operations
4463 -----------------
4464
4465 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4466 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4467 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4468 While LLVM does directly support these vector operations, many
4469 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4470 take full advantage of a specific target.
4471
4472 .. _i_extractelement:
4473
4474 '``extractelement``' Instruction
4475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4476
4477 Syntax:
4478 """""""
4479
4480 ::
4481
4482       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4483
4484 Overview:
4485 """""""""
4486
4487 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4488 from a vector at a specified index.
4489
4490 Arguments:
4491 """"""""""
4492
4493 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4494 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4495 the position from which to extract the element. The index may be a
4496 variable.
4497
4498 Semantics:
4499 """"""""""
4500
4501 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4502 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4503 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4504
4505 Example:
4506 """"""""
4507
4508 .. code-block:: llvm
4509
4510       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4511
4512 .. _i_insertelement:
4513
4514 '``insertelement``' Instruction
4515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4516
4517 Syntax:
4518 """""""
4519
4520 ::
4521
4522       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4523
4524 Overview:
4525 """""""""
4526
4527 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4528 vector at a specified index.
4529
4530 Arguments:
4531 """"""""""
4532
4533 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4534 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4535 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4536 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4537 index may be a variable.
4538
4539 Semantics:
4540 """"""""""
4541
4542 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4543 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4544 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4545 undefined.
4546
4547 Example:
4548 """"""""
4549
4550 .. code-block:: llvm
4551
4552       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4553
4554 .. _i_shufflevector:
4555
4556 '``shufflevector``' Instruction
4557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4558
4559 Syntax:
4560 """""""
4561
4562 ::
4563
4564       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4565
4566 Overview:
4567 """""""""
4568
4569 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4570 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4571 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4572
4573 Arguments:
4574 """"""""""
4575
4576 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4577 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4578 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4579 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4580 same as the element type of the first two operands.
4581
4582 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4583 constant integer or undef values.
4584
4585 Semantics:
4586 """"""""""
4587
4588 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4589 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4590 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4591 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4592 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4593 only one vector.
4594
4595 Example:
4596 """"""""
4597
4598 .. code-block:: llvm
4599
4600       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4601                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4602       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4603                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4604       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4605                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4606       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4607                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4608
4609 Aggregate Operations
4610 --------------------
4611
4612 LLVM supports several instructions for working with
4613 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4614
4615 .. _i_extractvalue:
4616
4617 '``extractvalue``' Instruction
4618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4619
4620 Syntax:
4621 """""""
4622
4623 ::
4624
4625       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4626
4627 Overview:
4628 """""""""
4629
4630 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4631 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4632
4633 Arguments:
4634 """"""""""
4635
4636 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4637 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4638 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4639 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4640
4641 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4642
4643 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4644    omitted and assumed to be zero.
4645 -  At least one index must be specified.
4646 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4647
4648 Semantics:
4649 """"""""""
4650
4651 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4652 the index operands.
4653
4654 Example:
4655 """"""""
4656
4657 .. code-block:: llvm
4658
4659       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4660
4661 .. _i_insertvalue:
4662
4663 '``insertvalue``' Instruction
4664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4665
4666 Syntax:
4667 """""""
4668
4669 ::
4670
4671       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4672
4673 Overview:
4674 """""""""
4675
4676 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4677 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4678
4679 Arguments:
4680 """"""""""
4681
4682 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4683 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4684 a first-class value to insert. The following operands are constant
4685 indices indicating the position at which to insert the value in a
4686 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4687 to insert must have the same type as the value identified by the
4688 indices.
4689
4690 Semantics:
4691 """"""""""
4692
4693 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4694 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4695 indices is that of ``elt``.
4696
4697 Example:
4698 """"""""
4699
4700 .. code-block:: llvm
4701
4702       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4703       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4704       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4705
4706 .. _memoryops:
4707
4708 Memory Access and Addressing Operations
4709 ---------------------------------------
4710
4711 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4712 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4713 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4714 memory in LLVM.
4715
4716 .. _i_alloca:
4717
4718 '``alloca``' Instruction
4719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4720
4721 Syntax:
4722 """""""
4723
4724 ::
4725
4726       <result> = alloca <type>[, inalloca][, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4727
4728 Overview:
4729 """""""""
4730
4731 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4732 currently executing function, to be automatically released when this
4733 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4734 generic address space (address space zero).
4735
4736 Arguments:
4737 """"""""""
4738
4739 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4740 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4741 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4742 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4743 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4744 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4745 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4746 any convenient boundary compatible with the type.
4747
4748 '``type``' may be any sized type.
4749
4750 Semantics:
4751 """"""""""
4752
4753 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4754 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4755 memory is automatically released when the function returns. The
4756 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4757 variables that must have an address available. When the function returns
4758 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4759 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4760 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4761 is not specified.
4762
4763 Example:
4764 """"""""
4765
4766 .. code-block:: llvm
4767
4768       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4769       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4770       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4771       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4772
4773 .. _i_load:
4774
4775 '``load``' Instruction
4776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4777
4778 Syntax:
4779 """""""
4780
4781 ::
4782
4783       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4784       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4785       !<index> = !{ i32 1 }
4786
4787 Overview:
4788 """""""""
4789
4790 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4791
4792 Arguments:
4793 """"""""""
4794
4795 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4796 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4797 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4798 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4799 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4800 operations <volatile>`.
4801
4802 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4803 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4804 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4805 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4806 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4807 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4808 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4809 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4810 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4811 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4812 any defined semantics for atomic loads.
4813
4814 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4815 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4816 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4817 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4818 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4819 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4820 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4821
4822 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4823 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4824 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4825 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4826 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4827 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4828 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4829
4830 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4831 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4832 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4833 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4834 address points to memory which does not change value during program
4835 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4836 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4837
4838 Semantics:
4839 """"""""""
4840
4841 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4842 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4843 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4844 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4845 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4846 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4847 written using a store of the same type.
4848
4849 Examples:
4850 """""""""
4851
4852 .. code-block:: llvm
4853
4854       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4855       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4856       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4857
4858 .. _i_store:
4859
4860 '``store``' Instruction
4861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4862
4863 Syntax:
4864 """""""
4865
4866 ::
4867
4868       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4869       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4870
4871 Overview:
4872 """""""""
4873
4874 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4875
4876 Arguments:
4877 """"""""""
4878
4879 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4880 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4881 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4882 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4883 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4884 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4885 operations <volatile>`.
4886
4887 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4888 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4889 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4890 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4891 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4892 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4893 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4894 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4895 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4896 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4897 have any defined semantics for atomic stores.
4898
4899 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4900 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4901 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4902 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4903 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4904 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4905 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4906 safe.
4907
4908 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4909 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4910 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4911 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4912 be reused in the cache. The code generator may select special
4913 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4914 x86.
4915
4916 Semantics:
4917 """"""""""
4918
4919 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4920 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4921 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4922 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4923 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4924 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4925 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4926 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4927
4928 Example:
4929 """"""""
4930
4931 .. code-block:: llvm
4932
4933       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4934       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4935       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4936
4937 .. _i_fence:
4938
4939 '``fence``' Instruction
4940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4941
4942 Syntax:
4943 """""""
4944
4945 ::
4946
4947       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4948
4949 Overview:
4950 """""""""
4951
4952 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4953 between operations.
4954
4955 Arguments:
4956 """"""""""
4957
4958 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4959 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4960 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4961
4962 Semantics:
4963 """"""""""
4964
4965 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4966 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4967 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4968 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4969 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4970 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4971 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4972 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4973 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4974 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4975 *happens-before* edge.
4976
4977 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4978 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4979 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4980
4981 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4982 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4983 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4984
4985 Example:
4986 """"""""
4987
4988 .. code-block:: llvm
4989
4990       fence acquire                          ; yields {void}
4991       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4992
4993 .. _i_cmpxchg:
4994
4995 '``cmpxchg``' Instruction
4996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4997
4998 Syntax:
4999 """""""
5000
5001 ::
5002
5003       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
5004
5005 Overview:
5006 """""""""
5007
5008 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5009 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5010 equal, it stores a new value into the memory.
5011
5012 Arguments:
5013 """"""""""
5014
5015 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5016 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5017 address, and a new value to place at that address if the compared values
5018 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5019 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5020 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5021 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5022 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5023 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5024 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5025
5026 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
5027 synchronizes with other atomic operations.
5028
5029 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5030 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5031 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5032 respect to all other code in the system.
5033
5034 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5035 equal to the size in memory of the operand.
5036
5037 Semantics:
5038 """"""""""
5039
5040 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5041 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
5042 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
5043 returned.
5044
5045 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
5046 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
5047 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
5048 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
5049
5050 Example:
5051 """"""""
5052
5053 .. code-block:: llvm
5054
5055     entry:
5056       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
5057       br label %loop
5058
5059     loop:
5060       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5061       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5062       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
5063       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
5064       br i1 %success, label %done, label %loop
5065
5066     done:
5067       ...
5068
5069 .. _i_atomicrmw:
5070
5071 '``atomicrmw``' Instruction
5072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5073
5074 Syntax:
5075 """""""
5076
5077 ::
5078
5079       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5080
5081 Overview:
5082 """""""""
5083
5084 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5085
5086 Arguments:
5087 """"""""""
5088
5089 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5090 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5091 operation. The operation must be one of the following keywords:
5092
5093 -  xchg
5094 -  add
5095 -  sub
5096 -  and
5097 -  nand
5098 -  or
5099 -  xor
5100 -  max
5101 -  min
5102 -  umax
5103 -  umin
5104
5105 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5106 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5107 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5108 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5109 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5110 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5111 operations <volatile>`.
5112
5113 Semantics:
5114 """"""""""
5115
5116 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5117 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5118 value at the location is returned. The modification is specified by the
5119 operation argument:
5120
5121 -  xchg: ``*ptr = val``
5122 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5123 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5124 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5125 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5126 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5127 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5128 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5129 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5130 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5131    comparison)
5132 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5133    comparison)
5134
5135 Example:
5136 """"""""
5137
5138 .. code-block:: llvm
5139
5140       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5141
5142 .. _i_getelementptr:
5143
5144 '``getelementptr``' Instruction
5145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5146
5147 Syntax:
5148 """""""
5149
5150 ::
5151
5152       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5153       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5154       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5155
5156 Overview:
5157 """""""""
5158
5159 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5160 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5161 address calculation only and does not access memory.
5162
5163 Arguments:
5164 """"""""""
5165
5166 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5167 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5168 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5169 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5170 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5171 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5172 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5173 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5174 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5175 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5176 would require loading the pointer before continuing calculation.
5177
5178 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5179 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5180 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5181 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5182 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5183 required to be constant. These integers are treated as signed values
5184 where relevant.
5185
5186 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5187 to LLVM:
5188
5189 .. code-block:: c
5190
5191     struct RT {
5192       char A;
5193       int B[10][20];
5194       char C;
5195     };
5196     struct ST {
5197       int X;
5198       double Y;
5199       struct RT Z;
5200     };
5201
5202     int *foo(struct ST *s) {
5203       return &s[1].Z.B[5][13];
5204     }
5205
5206 The LLVM code generated by Clang is:
5207
5208 .. code-block:: llvm
5209
5210     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5211     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5212
5213     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5214     entry:
5215       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5216       ret i32* %arrayidx
5217     }
5218
5219 Semantics:
5220 """"""""""
5221
5222 In the example above, the first index is indexing into the
5223 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5224 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5225 indexes into the third element of the structure, yielding a
5226 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5227 structure. The third index indexes into the second element of the
5228 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5229 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5230 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5231 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5232
5233 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5234 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5235 for the given testcase is equivalent to:
5236
5237 .. code-block:: llvm
5238
5239     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5240       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5241       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5242       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5243       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5244       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5245       ret i32* %t5
5246     }
5247
5248 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5249 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5250 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5251 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5252 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5253 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5254 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5255 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5256 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5257 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5258
5259 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5260 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5261 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5262 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5263 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5264 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5265 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5266 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5267 information.
5268
5269 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5270 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5271
5272 Example:
5273 """"""""
5274
5275 .. code-block:: llvm
5276
5277         ; yields [12 x i8]*:aptr
5278         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5279         ; yields i8*:vptr
5280         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5281         ; yields i8*:eptr
5282         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5283         ; yields i32*:iptr
5284         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5285
5286 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5287 must be a vector with the same number of elements. For example:
5288
5289 .. code-block:: llvm
5290
5291      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5292
5293 Conversion Operations
5294 ---------------------
5295
5296 The instructions in this category are the conversion instructions
5297 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5298 various bit conversions on the operand.
5299
5300 '``trunc .. to``' Instruction
5301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5302
5303 Syntax:
5304 """""""
5305
5306 ::
5307
5308       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5309
5310 Overview:
5311 """""""""
5312
5313 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5314
5315 Arguments:
5316 """"""""""
5317
5318 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5319 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5320 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5321 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5322 types are not allowed.
5323
5324 Semantics:
5325 """"""""""
5326
5327 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5328 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5329 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5330 It will always truncate bits.
5331
5332 Example:
5333 """"""""
5334
5335 .. code-block:: llvm
5336
5337       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5338       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5339       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5340       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5341
5342 '``zext .. to``' Instruction
5343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5344
5345 Syntax:
5346 """""""
5347
5348 ::
5349
5350       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5351
5352 Overview:
5353 """""""""
5354
5355 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5356
5357 Arguments:
5358 """"""""""
5359
5360 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5361 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5362 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5363 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5364
5365 Semantics:
5366 """"""""""
5367
5368 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5369 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5370
5371 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5372
5373 Example:
5374 """"""""
5375
5376 .. code-block:: llvm
5377
5378       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5379       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5380       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5381
5382 '``sext .. to``' Instruction
5383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5384
5385 Syntax:
5386 """""""
5387
5388 ::
5389
5390       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5391
5392 Overview:
5393 """""""""
5394
5395 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5396
5397 Arguments:
5398 """"""""""
5399
5400 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5401 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5402 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5403 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5404
5405 Semantics:
5406 """"""""""
5407
5408 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5409 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5410 of the type ``ty2``.
5411
5412 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5413
5414 Example:
5415 """"""""
5416
5417 .. code-block:: llvm
5418
5419       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5420       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5421       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5422
5423 '``fptrunc .. to``' Instruction
5424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5425
5426 Syntax:
5427 """""""
5428
5429 ::
5430
5431       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5432
5433 Overview:
5434 """""""""
5435
5436 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5437
5438 Arguments:
5439 """"""""""
5440
5441 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5442 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5443 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5444 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5445
5446 Semantics:
5447 """"""""""
5448
5449 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5450 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5451 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5452 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5453
5454 Example:
5455 """"""""
5456
5457 .. code-block:: llvm
5458
5459       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5460       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5461
5462 '``fpext .. to``' Instruction
5463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5464
5465 Syntax:
5466 """""""
5467
5468 ::
5469
5470       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5471
5472 Overview:
5473 """""""""
5474
5475 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5476 point value.
5477
5478 Arguments:
5479 """"""""""
5480
5481 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5482 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5483 to. The source type must be smaller than the destination type.
5484
5485 Semantics:
5486 """"""""""
5487
5488 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5489 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5490 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5491 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5492 *no-op cast* for a floating point cast.
5493
5494 Example:
5495 """"""""
5496
5497 .. code-block:: llvm
5498
5499       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5500       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5501
5502 '``fptoui .. to``' Instruction
5503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5504
5505 Syntax:
5506 """""""
5507
5508 ::
5509
5510       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5511
5512 Overview:
5513 """""""""
5514
5515 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5516 integer equivalent of type ``ty2``.
5517
5518 Arguments:
5519 """"""""""
5520
5521 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5522 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5523 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5524 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5525 type with the same number of elements as ``ty``
5526
5527 Semantics:
5528 """"""""""
5529
5530 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5531 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5532 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5533 are undefined.
5534
5535 Example:
5536 """"""""
5537
5538 .. code-block:: llvm
5539
5540       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5541       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5542       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5543
5544 '``fptosi .. to``' Instruction
5545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5546
5547 Syntax:
5548 """""""
5549
5550 ::
5551
5552       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5553
5554 Overview:
5555 """""""""
5556
5557 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5558 ``value`` to type ``ty2``.
5559
5560 Arguments:
5561 """"""""""
5562
5563 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5564 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5565 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5566 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5567 type with the same number of elements as ``ty``
5568
5569 Semantics:
5570 """"""""""
5571
5572 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5573 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5574 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5575 are undefined.
5576
5577 Example:
5578 """"""""
5579
5580 .. code-block:: llvm
5581
5582       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5583       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5584       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5585
5586 '``uitofp .. to``' Instruction
5587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5588
5589 Syntax:
5590 """""""
5591
5592 ::
5593
5594       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5595
5596 Overview:
5597 """""""""
5598
5599 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5600 and converts that value to the ``ty2`` type.
5601
5602 Arguments:
5603 """"""""""
5604
5605 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5606 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5607 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5608 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5609 type with the same number of elements as ``ty``
5610
5611 Semantics:
5612 """"""""""
5613
5614 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5615 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5616 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5617 are undefined.
5618
5619 Example:
5620 """"""""
5621
5622 .. code-block:: llvm
5623
5624       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5625       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5626
5627 '``sitofp .. to``' Instruction
5628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5629
5630 Syntax:
5631 """""""
5632
5633 ::
5634
5635       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5636
5637 Overview:
5638 """""""""
5639
5640 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5641 converts that value to the ``ty2`` type.
5642
5643 Arguments:
5644 """"""""""
5645
5646 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5647 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5648 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5649 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5650 type with the same number of elements as ``ty``
5651
5652 Semantics:
5653 """"""""""
5654
5655 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5656 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5657 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5658 undefined.
5659
5660 Example:
5661 """"""""
5662
5663 .. code-block:: llvm
5664
5665       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5666       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5667
5668 .. _i_ptrtoint:
5669
5670 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5672
5673 Syntax:
5674 """""""
5675
5676 ::
5677
5678       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5679
5680 Overview:
5681 """""""""
5682
5683 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5684 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5685
5686 Arguments:
5687 """"""""""
5688
5689 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5690 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5691 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5692 a vector of integers type.
5693
5694 Semantics:
5695 """"""""""
5696
5697 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5698 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5699 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5700 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5701 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5702 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5703 change.
5704
5705 Example:
5706 """"""""
5707
5708 .. code-block:: llvm
5709
5710       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5711       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5712       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5713
5714 .. _i_inttoptr:
5715
5716 '``inttoptr .. to``' Instruction
5717 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5718
5719 Syntax:
5720 """""""
5721
5722 ::
5723
5724       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5725
5726 Overview:
5727 """""""""
5728
5729 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5730 pointer type, ``ty2``.
5731
5732 Arguments:
5733 """"""""""
5734
5735 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5736 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5737 type.
5738
5739 Semantics:
5740 """"""""""
5741
5742 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5743 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5744 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5745 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5746 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5747 nothing is done (*no-op cast*).
5748
5749 Example:
5750 """"""""
5751
5752 .. code-block:: llvm
5753
5754       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5755       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5756       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5757       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5758
5759 .. _i_bitcast:
5760
5761 '``bitcast .. to``' Instruction
5762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5763
5764 Syntax:
5765 """""""
5766
5767 ::
5768
5769       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5770
5771 Overview:
5772 """""""""
5773
5774 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5775 changing any bits.
5776
5777 Arguments:
5778 """"""""""
5779
5780 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5781 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5782 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5783 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5784 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5785 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5786 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5787 long as they have the same size).
5788
5789 Semantics:
5790 """"""""""
5791
5792 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5793 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5794 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5795 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5796 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5797 pointers) types with the same address space through this instruction.
5798 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5799 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5800
5801 Example:
5802 """"""""
5803
5804 .. code-block:: llvm
5805
5806       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5807       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5808       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5809       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5810
5811 .. _i_addrspacecast:
5812
5813 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5815
5816 Syntax:
5817 """""""
5818
5819 ::
5820
5821       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5822
5823 Overview:
5824 """""""""
5825
5826 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5827 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5828
5829 Arguments:
5830 """"""""""
5831
5832 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5833 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5834 address space.
5835
5836 Semantics:
5837 """"""""""
5838
5839 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5840 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5841 value modification, depending on the target and the address space
5842 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5843 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5844 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5845 location.
5846
5847 Example:
5848 """"""""
5849
5850 .. code-block:: llvm
5851
5852       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5853       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5854       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5855
5856 .. _otherops:
5857
5858 Other Operations
5859 ----------------
5860
5861 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5862 which defy better classification.
5863
5864 .. _i_icmp:
5865
5866 '``icmp``' Instruction
5867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5868
5869 Syntax:
5870 """""""
5871
5872 ::
5873
5874       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5875
5876 Overview:
5877 """""""""
5878
5879 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5880 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5881 pointer, or pointer vector operands.
5882
5883 Arguments:
5884 """"""""""
5885
5886 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5887 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5888 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5889
5890 #. ``eq``: equal
5891 #. ``ne``: not equal
5892 #. ``ugt``: unsigned greater than
5893 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5894 #. ``ult``: unsigned less than
5895 #. ``ule``: unsigned less or equal
5896 #. ``sgt``: signed greater than
5897 #. ``sge``: signed greater or equal
5898 #. ``slt``: signed less than
5899 #. ``sle``: signed less or equal
5900
5901 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5902 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5903 must also be identical types.
5904
5905 Semantics:
5906 """"""""""
5907
5908 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5909 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5910 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5911
5912 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5913    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5914 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5915    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5916 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5917    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5918 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5919    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5920 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5921    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5922 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5923    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5924 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5925    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5926 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5927    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5928 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5929    if ``op1`` is less than ``op2``.
5930 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5931    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5932
5933 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5934 are compared as if they were integers.
5935
5936 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5937 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5938 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5939
5940 Example:
5941 """"""""
5942
5943 .. code-block:: llvm
5944
5945       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5946       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5947       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5948       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5949       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5950       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5951
5952 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5953 ``icmp`` instruction.
5954
5955 .. _i_fcmp:
5956
5957 '``fcmp``' Instruction
5958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5959
5960 Syntax:
5961 """""""
5962
5963 ::
5964
5965       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5966
5967 Overview:
5968 """""""""
5969
5970 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5971 values based on comparison of its operands.
5972
5973 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5974 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5975
5976 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5977 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5978 compared.
5979
5980 Arguments:
5981 """"""""""
5982
5983 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5984 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5985 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5986
5987 #. ``false``: no comparison, always returns false
5988 #. ``oeq``: ordered and equal
5989 #. ``ogt``: ordered and greater than
5990 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5991 #. ``olt``: ordered and less than
5992 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5993 #. ``one``: ordered and not equal
5994 #. ``ord``: ordered (no nans)
5995 #. ``ueq``: unordered or equal
5996 #. ``ugt``: unordered or greater than
5997 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5998 #. ``ult``: unordered or less than
5999 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6000 #. ``une``: unordered or not equal
6001 #. ``uno``: unordered (either nans)
6002 #. ``true``: no comparison, always returns true
6003
6004 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6005 that either operand may be a QNAN.
6006
6007 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6008 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6009 type. They must have identical types.
6010
6011 Semantics:
6012 """"""""""
6013
6014 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6015 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6016 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6017 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6018
6019 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6020 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6021    is equal to ``op2``.
6022 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6023    is greater than ``op2``.
6024 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6025    is greater than or equal to ``op2``.
6026 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6027    is less than ``op2``.
6028 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6029    is less than or equal to ``op2``.
6030 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6031    is not equal to ``op2``.
6032 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6033 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6034    equal to ``op2``.
6035 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6036    greater than ``op2``.
6037 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6038    greater than or equal to ``op2``.
6039 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6040    less than ``op2``.
6041 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6042    less than or equal to ``op2``.
6043 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6044    not equal to ``op2``.
6045 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6046 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6047
6048 Example:
6049 """"""""
6050
6051 .. code-block:: llvm
6052
6053       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6054       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6055       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6056       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6057
6058 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6059 ``fcmp`` instruction.
6060
6061 .. _i_phi:
6062
6063 '``phi``' Instruction
6064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6065
6066 Syntax:
6067 """""""
6068
6069 ::
6070
6071       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6072
6073 Overview:
6074 """""""""
6075
6076 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6077 graph representing the function.
6078
6079 Arguments:
6080 """"""""""
6081
6082 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6083 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6084 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6085 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6086 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6087 label arguments.
6088
6089 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6090 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6091 block.
6092
6093 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6094 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6095 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6096 instruction's return value on the same edge).
6097
6098 Semantics:
6099 """"""""""
6100
6101 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6102 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6103 executed just prior to the current block.
6104
6105 Example:
6106 """"""""
6107
6108 .. code-block:: llvm
6109
6110     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6111       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6112       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6113       br label %Loop
6114
6115 .. _i_select:
6116
6117 '``select``' Instruction
6118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6119
6120 Syntax:
6121 """""""
6122
6123 ::
6124
6125       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6126
6127       selty is either i1 or {<N x i1>}
6128
6129 Overview:
6130 """""""""
6131
6132 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6133 condition, without branching.
6134
6135 Arguments:
6136 """"""""""
6137
6138 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6139 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6140 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6141 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6142 elements.
6143
6144 Semantics:
6145 """"""""""
6146
6147 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6148 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6149 argument.
6150
6151 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6152 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6153
6154 Example:
6155 """"""""
6156
6157 .. code-block:: llvm
6158
6159       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6160
6161 .. _i_call:
6162
6163 '``call``' Instruction
6164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6165
6166 Syntax:
6167 """""""
6168
6169 ::
6170
6171       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6172
6173 Overview:
6174 """""""""
6175
6176 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6177
6178 Arguments:
6179 """"""""""
6180
6181 This instruction requires several arguments:
6182
6183 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6184    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6185    be marked "tail" even if they do not occur before a
6186    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6187    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6188    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6189    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6190    automatic `sibling call
6191    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6192    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6193    when the following extra requirements are met:
6194
6195    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6196    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6197       uses value of call or is void).
6198    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6199       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6200    -  `Platform specific constraints are
6201       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6202
6203 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6204    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6205    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6206    calling convention of the call must match the calling convention of
6207    the target function, or else the behavior is undefined.
6208 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6209    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6210    are valid here.
6211 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6212    type of the return value. Functions that return no value are marked
6213    ``void``.
6214 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6215    being invoked. The argument types must match the types implied by
6216    this signature. This type can be omitted if the function is not
6217    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6218    function.
6219 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6220    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6221    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6222    to function value.
6223 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6224    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6225    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6226    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6227    extra arguments can be specified.
6228 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6229    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6230    attributes are valid here.
6231
6232 Semantics:
6233 """"""""""
6234
6235 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6236 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6237 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6238 flow continues with the instruction after the function call, and the
6239 return value of the function is bound to the result argument.
6240
6241 Example:
6242 """"""""
6243
6244 .. code-block:: llvm
6245
6246       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6247       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6248       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6249       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6250       call void %foo(i8 97 signext)
6251
6252       %struct.A = type { i32, i8 }
6253       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6254       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6255       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6256       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6257       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6258
6259 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6260 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6261 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6262 This is something we'd like to change in the future to provide better
6263 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6264
6265 .. _i_va_arg:
6266
6267 '``va_arg``' Instruction
6268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6269
6270 Syntax:
6271 """""""
6272
6273 ::
6274
6275       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6276
6277 Overview:
6278 """""""""
6279
6280 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6281 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6282 the ``va_arg`` macro in C.
6283
6284 Arguments:
6285 """"""""""
6286
6287 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6288 argument. It returns a value of the specified argument type and
6289 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6290 type of ``va_list`` is target specific.
6291
6292 Semantics:
6293 """"""""""
6294
6295 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6296 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6297 the next argument. For more information, see the variable argument
6298 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6299
6300 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6301 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6302 function.
6303
6304 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6305 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6306
6307 Example:
6308 """"""""
6309
6310 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6311
6312 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6313 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6314 types on any target.
6315
6316 .. _i_landingpad:
6317
6318 '``landingpad``' Instruction
6319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6320
6321 Syntax:
6322 """""""
6323
6324 ::
6325
6326       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6327       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6328
6329       <clause> := catch <type> <value>
6330       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6331
6332 Overview:
6333 """""""""
6334
6335 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6336 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6337 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6338 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6339 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6340 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6341
6342 Arguments:
6343 """"""""""
6344
6345 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6346 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6347 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6348
6349 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6350 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6351 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6352 clause takes an array constant as its argument. Use
6353 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6354 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6355 the ``cleanup`` flag.
6356
6357 Semantics:
6358 """"""""""
6359
6360 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6361 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6362 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6363 calling conventions, how the personality function results are
6364 represented in LLVM IR is target specific.
6365
6366 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6367 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6368 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6369 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6370 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6371 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6372 unwinding continues further up the call stack.
6373
6374 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6375
6376 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6377    of an '``invoke``' instruction.
6378 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6379    first non-PHI instruction.
6380 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6381    pad block.
6382 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6383    '``landingpad``' instruction.
6384 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6385    personality function.
6386
6387 Example:
6388 """"""""
6389
6390 .. code-block:: llvm
6391
6392       ;; A landing pad which can catch an integer.
6393       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6394                catch i8** @_ZTIi
6395       ;; A landing pad that is a cleanup.
6396       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6397                cleanup
6398       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6399       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6400                catch i8** @_ZTIi
6401                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6402
6403 .. _intrinsics:
6404
6405 Intrinsic Functions
6406 ===================
6407
6408 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6409 have well known names and semantics and are required to follow certain
6410 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6411 for the LLVM language that does not require changing all of the
6412 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6413 reader/writer, the parser, etc...).
6414
6415 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6416 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6417 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6418 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6419 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6420 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6421 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6422 are added that they be documented here.
6423
6424 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6425 represents a family of functions that perform the same operation but on
6426 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6427 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6428 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6429 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6430 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6431 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6432 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6433 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6434 argument or the result.
6435
6436 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6437 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6438 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6439 whose type is matched against another type do not. For example, the
6440 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6441 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6442 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6443 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6444 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6445 type is matched against the return type, it does not require its own
6446 name suffix.
6447
6448 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6449 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6450
6451 .. _int_varargs:
6452
6453 Variable Argument Handling Intrinsics
6454 -------------------------------------
6455
6456 Variable argument support is defined in LLVM with the
6457 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6458 functions. These functions are related to the similarly named macros
6459 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6460
6461 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6462 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6463 does not define what this type is, so all transformations should be
6464 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6465
6466 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6467 variable argument handling intrinsic functions are used.
6468
6469 .. code-block:: llvm
6470
6471     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6472       ; Initialize variable argument processing
6473       %ap = alloca i8*
6474       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6475       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6476
6477       ; Read a single integer argument
6478       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6479
6480       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6481       %aq = alloca i8*
6482       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6483       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6484       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6485
6486       ; Stop processing of arguments.
6487       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6488       ret i32 %tmp
6489     }
6490
6491     declare void @llvm.va_start(i8*)
6492     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6493     declare void @llvm.va_end(i8*)
6494
6495 .. _int_va_start:
6496
6497 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6499
6500 Syntax:
6501 """""""
6502
6503 ::
6504
6505       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6506
6507 Overview:
6508 """""""""
6509
6510 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6511 subsequent use by ``va_arg``.
6512
6513 Arguments:
6514 """"""""""
6515
6516 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6517
6518 Semantics:
6519 """"""""""
6520
6521 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6522 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6523 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6524 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6525 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6526 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6527 that out.
6528
6529 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6531
6532 Syntax:
6533 """""""
6534
6535 ::
6536
6537       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6538
6539 Overview:
6540 """""""""
6541
6542 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6543 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6544
6545 Arguments:
6546 """"""""""
6547
6548 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6549
6550 Semantics:
6551 """"""""""
6552
6553 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6554 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6555 element to which the argument points. Calls to
6556 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6557 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6558 ``llvm.va_end``.
6559
6560 .. _int_va_copy:
6561
6562 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6564
6565 Syntax:
6566 """""""
6567
6568 ::
6569
6570       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6571
6572 Overview:
6573 """""""""
6574
6575 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6576 from the source argument list to the destination argument list.
6577
6578 Arguments:
6579 """"""""""
6580
6581 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6582 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6583
6584 Semantics:
6585 """"""""""
6586
6587 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6588 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6589 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6590 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6591 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6592
6593 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6594 --------------------------------------
6595
6596 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6597 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6598 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6599 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6600 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6601 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6602 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6603 details, see `Accurate Garbage Collection with
6604 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6605
6606 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6607 address space (address space zero).
6608
6609 .. _int_gcroot:
6610
6611 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6612 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6613
6614 Syntax:
6615 """""""
6616
6617 ::
6618
6619       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6620
6621 Overview:
6622 """""""""
6623
6624 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6625 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6626
6627 Arguments:
6628 """"""""""
6629
6630 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6631 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6632 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6633 root.
6634
6635 Semantics:
6636 """"""""""
6637
6638 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6639 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6640 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6641 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6642 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6643
6644 .. _int_gcread:
6645
6646 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6648
6649 Syntax:
6650 """""""
6651
6652 ::
6653
6654       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6655
6656 Overview:
6657 """""""""
6658
6659 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6660 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6661 barriers.
6662
6663 Arguments:
6664 """"""""""
6665
6666 The second argument is the address to read from, which should be an
6667 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6668 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6669 runtime (otherwise null).
6670
6671 Semantics:
6672 """"""""""
6673
6674 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6675 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6676 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6677 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6678 algorithm <gc>`.
6679
6680 .. _int_gcwrite:
6681
6682 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6684
6685 Syntax:
6686 """""""
6687
6688 ::
6689
6690       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6691
6692 Overview:
6693 """""""""
6694
6695 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6696 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6697 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6698
6699 Arguments:
6700 """"""""""
6701
6702 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6703 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6704 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6705 object, Obj may be null.
6706
6707 Semantics:
6708 """"""""""
6709
6710 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6711 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6712 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6713 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6714 algorithm <gc>`.
6715
6716 Code Generator Intrinsics
6717 -------------------------
6718
6719 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6720 may only be implemented with code generator support.
6721
6722 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6724
6725 Syntax:
6726 """""""
6727
6728 ::
6729
6730       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6731
6732 Overview:
6733 """""""""
6734
6735 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6736 target-specific value indicating the return address of the current
6737 function or one of its callers.
6738
6739 Arguments:
6740 """"""""""
6741
6742 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6743 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6744 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6745 value.
6746
6747 Semantics:
6748 """"""""""
6749
6750 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6751 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6752 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6753 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6754 used for debugging purposes.
6755
6756 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6757 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6758 of the obvious source-language caller.
6759
6760 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6762
6763 Syntax:
6764 """""""
6765
6766 ::
6767
6768       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6769
6770 Overview:
6771 """""""""
6772
6773 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6774 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6775
6776 Arguments:
6777 """"""""""
6778
6779 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6780 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6781 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6782 value.
6783
6784 Semantics:
6785 """"""""""
6786
6787 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6788 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6789 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6790 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6791 used for debugging purposes.
6792
6793 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6794 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6795 of the obvious source-language caller.
6796
6797 .. _int_stacksave:
6798
6799 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6801
6802 Syntax:
6803 """""""
6804
6805 ::
6806
6807       declare i8* @llvm.stacksave()
6808
6809 Overview:
6810 """""""""
6811
6812 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6813 of the function stack, for use with
6814 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6815 implementing language features like scoped automatic variable sized
6816 arrays in C99.
6817
6818 Semantics:
6819 """"""""""
6820
6821 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6822 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6823 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6824 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6825 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6826 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6827 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6828
6829 .. _int_stackrestore:
6830
6831 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6833
6834 Syntax:
6835 """""""
6836
6837 ::
6838
6839       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6840
6841 Overview:
6842 """""""""
6843
6844 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6845 the function stack to the state it was in when the corresponding
6846 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6847 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6848 sized arrays in C99.
6849
6850 Semantics:
6851 """"""""""
6852
6853 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6854
6855 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6857
6858 Syntax:
6859 """""""
6860
6861 ::
6862
6863       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6864
6865 Overview:
6866 """""""""
6867
6868 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6869 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6870 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6871 its performance characteristics.
6872
6873 Arguments:
6874 """"""""""
6875
6876 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6877 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6878 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6879 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6880 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6881 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6882 arguments must be constant integers.
6883
6884 Semantics:
6885 """"""""""
6886
6887 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6888 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6889 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6890 the processor cache for better performance.
6891
6892 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6893 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6894
6895 Syntax:
6896 """""""
6897
6898 ::
6899
6900       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6901
6902 Overview:
6903 """""""""
6904
6905 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6906 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6907 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6908 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6909 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6910 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6911 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6912 allow correlations of simulation runs.
6913
6914 Arguments:
6915 """"""""""
6916
6917 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6918
6919 Semantics:
6920 """"""""""
6921
6922 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6923 that do not support this intrinsic may ignore it.
6924
6925 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6927
6928 Syntax:
6929 """""""
6930
6931 ::
6932
6933       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6934
6935 Overview:
6936 """""""""
6937
6938 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6939 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6940 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6941 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6942 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6943 timings.
6944
6945 Semantics:
6946 """"""""""
6947
6948 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6949 memory. Implementations are allowed to either return a application
6950 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6951 is lowered to a constant 0.
6952
6953 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6954 running at and the host platform.
6955
6956 Standard C Library Intrinsics
6957 -----------------------------
6958
6959 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6960 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6961 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6962 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6963
6964 .. _int_memcpy:
6965
6966 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6968
6969 Syntax:
6970 """""""
6971
6972 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6973 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6974 support all bit widths however.
6975
6976 ::
6977
6978       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6979                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6980       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6981                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6982
6983 Overview:
6984 """""""""
6985
6986 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6987 source location to the destination location.
6988
6989 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6990 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6991 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6992
6993 Arguments:
6994 """"""""""
6995
6996 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6997 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6998 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6999 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7000 boolean indicating a volatile access.
7001
7002 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7003 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7004 are aligned to that boundary.
7005
7006 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7007 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7008 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7009
7010 Semantics:
7011 """"""""""
7012
7013 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7014 source location to the destination location, which are not allowed to
7015 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7016 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7017 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7018
7019 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7020 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7021
7022 Syntax:
7023 """""""
7024
7025 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7026 bit width and for different address space. Not all targets support all
7027 bit widths however.
7028
7029 ::
7030
7031       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7032                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7033       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7034                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7035
7036 Overview:
7037 """""""""
7038
7039 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7040 source location to the destination location. It is similar to the
7041 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7042 overlap.
7043
7044 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7045 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7046 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7047
7048 Arguments:
7049 """"""""""
7050
7051 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7052 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7053 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7054 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7055 boolean indicating a volatile access.
7056
7057 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7058 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7059 aligned to that boundary.
7060
7061 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7062 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7063 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7064
7065 Semantics:
7066 """"""""""
7067
7068 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7069 source location to the destination location, which may overlap. It
7070 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7071 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7072 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7073
7074 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7076
7077 Syntax:
7078 """""""
7079
7080 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7081 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7082 support all bit widths.
7083
7084 ::
7085
7086       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7087                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7088       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7089                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7090
7091 Overview:
7092 """""""""
7093
7094 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7095 particular byte value.
7096
7097 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7098 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7099 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7100
7101 Arguments:
7102 """"""""""
7103
7104 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7105 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7106 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7107 argument is the known alignment of the destination location.
7108
7109 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7110 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7111 that boundary.
7112
7113 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7114 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7115 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7116
7117 Semantics:
7118 """"""""""
7119
7120 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7121 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7122 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7123 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7124
7125 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7127
7128 Syntax:
7129 """""""
7130
7131 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7132 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7133 all types however.
7134
7135 ::
7136
7137       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7138       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7139       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7140       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7141       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7142
7143 Overview:
7144 """""""""
7145
7146 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7147 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7148 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7149 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7150 because there is no need to worry about errno being set).
7151 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7152
7153 Arguments:
7154 """"""""""
7155
7156 The argument and return value are floating point numbers of the same
7157 type.
7158
7159 Semantics:
7160 """"""""""
7161
7162 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7163 nonnegative floating point number.
7164
7165 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7166 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7167
7168 Syntax:
7169 """""""
7170
7171 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7172 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7173 all types however.
7174
7175 ::
7176
7177       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7178       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7179       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7180       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7181       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7182
7183 Overview:
7184 """""""""
7185
7186 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7187 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7188 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7189 used, the second argument remains a scalar integer value.
7190
7191 Arguments:
7192 """"""""""
7193
7194 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7195 raise to that power.
7196
7197 Semantics:
7198 """"""""""
7199
7200 This function returns the first value raised to the second power with an
7201 unspecified sequence of rounding operations.
7202
7203 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7205
7206 Syntax:
7207 """""""
7208
7209 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7210 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7211 all types however.
7212
7213 ::
7214
7215       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7216       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7217       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7218       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7219       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7220
7221 Overview:
7222 """""""""
7223
7224 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7225
7226 Arguments:
7227 """"""""""
7228
7229 The argument and return value are floating point numbers of the same
7230 type.
7231
7232 Semantics:
7233 """"""""""
7234
7235 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7236 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7237 conditions in the same way.
7238
7239 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7241
7242 Syntax:
7243 """""""
7244
7245 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7246 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7247 all types however.
7248
7249 ::
7250
7251       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7252       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7253       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7254       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7255       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7256
7257 Overview:
7258 """""""""
7259
7260 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7261
7262 Arguments:
7263 """"""""""
7264
7265 The argument and return value are floating point numbers of the same
7266 type.
7267
7268 Semantics:
7269 """"""""""
7270
7271 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7272 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7273 conditions in the same way.
7274
7275 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7277
7278 Syntax:
7279 """""""
7280
7281 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7282 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7283 all types however.
7284
7285 ::
7286
7287       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7288       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7289       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7290       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7291       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7292
7293 Overview:
7294 """""""""
7295
7296 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7297 specified (positive or negative) power.
7298
7299 Arguments:
7300 """"""""""
7301
7302 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7303 to raise to that power.
7304
7305 Semantics:
7306 """"""""""
7307
7308 This function returns the first value raised to the second power,
7309 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7310 handles error conditions in the same way.
7311
7312 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7314
7315 Syntax:
7316 """""""
7317
7318 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7319 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7320 all types however.
7321
7322 ::
7323
7324       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7325       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7326       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7327       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7328       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7329
7330 Overview:
7331 """""""""
7332
7333 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7334
7335 Arguments:
7336 """"""""""
7337
7338 The argument and return value are floating point numbers of the same
7339 type.
7340
7341 Semantics:
7342 """"""""""
7343
7344 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7345 would, and handles error conditions in the same way.
7346
7347 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7349
7350 Syntax:
7351 """""""
7352
7353 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7354 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7355 all types however.
7356
7357 ::
7358
7359       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7360       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7361       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7362       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7363       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7364
7365 Overview:
7366 """""""""
7367
7368 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7369
7370 Arguments:
7371 """"""""""
7372
7373 The argument and return value are floating point numbers of the same
7374 type.
7375
7376 Semantics:
7377 """"""""""
7378
7379 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7380 would, and handles error conditions in the same way.
7381
7382 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7384
7385 Syntax:
7386 """""""
7387
7388 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7389 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7390 all types however.
7391
7392 ::
7393
7394       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7395       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7396       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7397       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7398       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7399
7400 Overview:
7401 """""""""
7402
7403 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7404
7405 Arguments:
7406 """"""""""
7407
7408 The argument and return value are floating point numbers of the same
7409 type.
7410
7411 Semantics:
7412 """"""""""
7413
7414 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7415 would, and handles error conditions in the same way.
7416
7417 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7419
7420 Syntax:
7421 """""""
7422
7423 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7424 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7425 all types however.
7426
7427 ::
7428
7429       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7430       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7431       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7432       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7433       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7434
7435 Overview:
7436 """""""""
7437
7438 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7439
7440 Arguments:
7441 """"""""""
7442
7443 The argument and return value are floating point numbers of the same
7444 type.
7445
7446 Semantics:
7447 """"""""""
7448
7449 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7450 would, and handles error conditions in the same way.
7451
7452 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7454
7455 Syntax:
7456 """""""
7457
7458 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7459 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7460 all types however.
7461
7462 ::
7463
7464       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7465       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7466       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7467       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7468       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7469
7470 Overview:
7471 """""""""
7472
7473 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7474
7475 Arguments:
7476 """"""""""
7477
7478 The argument and return value are floating point numbers of the same
7479 type.
7480
7481 Semantics:
7482 """"""""""
7483
7484 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7485 would, and handles error conditions in the same way.
7486
7487 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7489
7490 Syntax:
7491 """""""
7492
7493 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7494 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7495 all types however.
7496
7497 ::
7498
7499       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7500       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7501       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7502       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7503       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7504
7505 Overview:
7506 """""""""
7507
7508 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7509 operation.
7510
7511 Arguments:
7512 """"""""""
7513
7514 The argument and return value are floating point numbers of the same
7515 type.
7516
7517 Semantics:
7518 """"""""""
7519
7520 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7521 would, and does not set errno.
7522
7523 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7525
7526 Syntax:
7527 """""""
7528
7529 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7530 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7531 all types however.
7532
7533 ::
7534
7535       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7536       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7537       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7538       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7539       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7540
7541 Overview:
7542 """""""""
7543
7544 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7545 operand.
7546
7547 Arguments:
7548 """"""""""
7549
7550 The argument and return value are floating point numbers of the same
7551 type.
7552
7553 Semantics:
7554 """"""""""
7555
7556 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7557 would, and handles error conditions in the same way.
7558
7559 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7561
7562 Syntax:
7563 """""""
7564
7565 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7566 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7567 all types however.
7568
7569 ::
7570
7571       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7572       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7573       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7574       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7575       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7576
7577 Overview:
7578 """""""""
7579
7580 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7581 first operand and the sign of the second operand.
7582
7583 Arguments:
7584 """"""""""
7585
7586 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7587 type.
7588
7589 Semantics:
7590 """"""""""
7591
7592 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7593 functions would, and handles error conditions in the same way.
7594
7595 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7597
7598 Syntax:
7599 """""""
7600
7601 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7602 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7603 all types however.
7604
7605 ::
7606
7607       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7608       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7609       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7610       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7611       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7612
7613 Overview:
7614 """""""""
7615
7616 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7617
7618 Arguments:
7619 """"""""""
7620
7621 The argument and return value are floating point numbers of the same
7622 type.
7623
7624 Semantics:
7625 """"""""""
7626
7627 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7628 would, and handles error conditions in the same way.
7629
7630 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7632
7633 Syntax:
7634 """""""
7635
7636 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7637 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7638 all types however.
7639
7640 ::
7641
7642       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7643       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7644       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7645       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7646       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7647
7648 Overview:
7649 """""""""
7650
7651 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7652
7653 Arguments:
7654 """"""""""
7655
7656 The argument and return value are floating point numbers of the same
7657 type.
7658
7659 Semantics:
7660 """"""""""
7661
7662 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7663 would, and handles error conditions in the same way.
7664
7665 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7667
7668 Syntax:
7669 """""""
7670
7671 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7672 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7673 all types however.
7674
7675 ::
7676
7677       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7678       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7679       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7680       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7681       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7682
7683 Overview:
7684 """""""""
7685
7686 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7687 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7688
7689 Arguments:
7690 """"""""""
7691
7692 The argument and return value are floating point numbers of the same
7693 type.
7694
7695 Semantics:
7696 """"""""""
7697
7698 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7699 would, and handles error conditions in the same way.
7700
7701 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7703
7704 Syntax:
7705 """""""
7706
7707 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7708 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7709 all types however.
7710
7711 ::
7712
7713       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7714       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7715       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7716       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7717       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7718
7719 Overview:
7720 """""""""
7721
7722 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7723 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7724 operand isn't an integer.
7725
7726 Arguments:
7727 """"""""""
7728
7729 The argument and return value are floating point numbers of the same
7730 type.
7731
7732 Semantics:
7733 """"""""""
7734
7735 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7736 would, and handles error conditions in the same way.
7737
7738 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7740
7741 Syntax:
7742 """""""
7743
7744 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7745 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7746 all types however.
7747
7748 ::
7749
7750       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7751       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7752       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7753       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7754       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7755
7756 Overview:
7757 """""""""
7758
7759 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7760 nearest integer.
7761
7762 Arguments:
7763 """"""""""
7764
7765 The argument and return value are floating point numbers of the same
7766 type.
7767
7768 Semantics:
7769 """"""""""
7770
7771 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7772 functions would, and handles error conditions in the same way.
7773
7774 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7776
7777 Syntax:
7778 """""""
7779
7780 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7781 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7782 all types however.
7783
7784 ::
7785
7786       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7787       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7788       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7789       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7790       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7791
7792 Overview:
7793 """""""""
7794
7795 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7796 nearest integer.
7797
7798 Arguments:
7799 """"""""""
7800
7801 The argument and return value are floating point numbers of the same
7802 type.
7803
7804 Semantics:
7805 """"""""""
7806
7807 This function returns the same values as the libm ``round``
7808 functions would, and handles error conditions in the same way.
7809
7810 Bit Manipulation Intrinsics
7811 ---------------------------
7812
7813 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7814 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7815
7816 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7818
7819 Syntax:
7820 """""""
7821
7822 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7823 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7824
7825 ::
7826
7827       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7828       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7829       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7830
7831 Overview:
7832 """""""""
7833
7834 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7835 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7836 These are useful for performing operations on data that is not in the
7837 target's native byte order.
7838
7839 Semantics:
7840 """"""""""
7841
7842 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7843 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7844 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7845 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7846 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7847 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7848 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7849 respectively).
7850
7851 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7853
7854 Syntax:
7855 """""""
7856
7857 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7858 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7859 support all bit widths or vector types, however.
7860
7861 ::
7862
7863       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7864       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7865       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7866       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7867       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7868       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7869
7870 Overview:
7871 """""""""
7872
7873 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7874 in a value.
7875
7876 Arguments:
7877 """"""""""
7878
7879 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7880 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7881 match the argument type.
7882
7883 Semantics:
7884 """"""""""
7885
7886 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7887 each element of a vector.
7888
7889 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7891
7892 Syntax:
7893 """""""
7894
7895 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7896 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7897 targets support all bit widths or vector types, however.
7898
7899 ::
7900
7901       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7902       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7903       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7904       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7905       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7906       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7907
7908 Overview:
7909 """""""""
7910
7911 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7912 leading zeros in a variable.
7913
7914 Arguments:
7915 """"""""""
7916
7917 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7918 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7919 type must match the first argument type.
7920
7921 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7922 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7923 defined result. Historically some architectures did not provide a
7924 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7925 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7926
7927 Semantics:
7928 """"""""""
7929
7930 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7931 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7932 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7933 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7934 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7935
7936 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7937 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7938
7939 Syntax:
7940 """""""
7941
7942 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7943 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7944 support all bit widths or vector types, however.
7945
7946 ::
7947
7948       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7949       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7950       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7951       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7952       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7953       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7954
7955 Overview:
7956 """""""""
7957
7958 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7959 trailing zeros.
7960
7961 Arguments:
7962 """"""""""
7963
7964 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7965 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7966 type must match the first argument type.
7967
7968 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7969 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7970 defined result. Historically some architectures did not provide a
7971 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7972 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7973
7974 Semantics:
7975 """"""""""
7976
7977 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7978 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7979 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7980 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7981 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7982
7983 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7984 -----------------------------------
7985
7986 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7987
7988 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7990
7991 Syntax:
7992 """""""
7993
7994 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7995 on any integer bit width.
7996
7997 ::
7998
7999       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8000       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8001       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8002
8003 Overview:
8004 """""""""
8005
8006 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8007 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8008 occurred during the signed summation.
8009
8010 Arguments:
8011 """"""""""
8012
8013 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8014 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8015 bit width. The second element of the result structure must be of type
8016 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8017 addition.
8018
8019 Semantics:
8020 """"""""""
8021
8022 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8023 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8024 first element of which is the signed summation, and the second element
8025 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8026 overflow.
8027
8028 Examples:
8029 """""""""
8030
8031 .. code-block:: llvm
8032
8033       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8034       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8035       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8036       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8037
8038 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8039 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8040
8041 Syntax:
8042 """""""
8043
8044 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8045 on any integer bit width.
8046
8047 ::
8048
8049       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8050       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8051       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8052
8053 Overview:
8054 """""""""
8055
8056 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8057 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8058 occurred during the unsigned summation.
8059
8060 Arguments:
8061 """"""""""
8062
8063 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8064 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8065 bit width. The second element of the result structure must be of type
8066 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8067 addition.
8068
8069 Semantics:
8070 """"""""""
8071
8072 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8073 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8074 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8075 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8076
8077 Examples:
8078 """""""""
8079
8080 .. code-block:: llvm
8081
8082       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8083       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8084       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8085       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8086
8087 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8089
8090 Syntax:
8091 """""""
8092
8093 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8094 on any integer bit width.
8095
8096 ::
8097
8098       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8099       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8100       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8101
8102 Overview:
8103 """""""""
8104
8105 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8106 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8107 overflow occurred during the signed subtraction.
8108
8109 Arguments:
8110 """"""""""
8111
8112 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8113 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8114 bit width. The second element of the result structure must be of type
8115 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8116 subtraction.
8117
8118 Semantics:
8119 """"""""""
8120
8121 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8122 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8123 first element of which is the subtraction, and the second element of
8124 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8125 overflow.
8126
8127 Examples:
8128 """""""""
8129
8130 .. code-block:: llvm
8131
8132       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8133       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8134       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8135       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8136
8137 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8139
8140 Syntax:
8141 """""""
8142
8143 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8144 on any integer bit width.
8145
8146 ::
8147
8148       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8149       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8150       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8151
8152 Overview:
8153 """""""""
8154
8155 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8156 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8157 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8158
8159 Arguments:
8160 """"""""""
8161
8162 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8163 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8164 bit width. The second element of the result structure must be of type
8165 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8166 subtraction.
8167
8168 Semantics:
8169 """"""""""
8170
8171 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8172 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8173 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8174 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8175 overflow.
8176
8177 Examples:
8178 """""""""
8179
8180 .. code-block:: llvm
8181
8182       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8183       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8184       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8185       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8186
8187 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8189
8190 Syntax:
8191 """""""
8192
8193 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8194 on any integer bit width.
8195
8196 ::
8197
8198       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8199       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8200       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8201
8202 Overview:
8203 """""""""
8204
8205 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8206 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8207 overflow occurred during the signed multiplication.
8208
8209 Arguments:
8210 """"""""""
8211
8212 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8213 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8214 bit width. The second element of the result structure must be of type
8215 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8216 multiplication.
8217
8218 Semantics:
8219 """"""""""
8220
8221 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8222 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8223 the first element of which is the multiplication, and the second element
8224 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8225 overflow.
8226
8227 Examples:
8228 """""""""
8229
8230 .. code-block:: llvm
8231
8232       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8233       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8234       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8235       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8236
8237 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8239
8240 Syntax:
8241 """""""
8242
8243 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8244 on any integer bit width.
8245
8246 ::
8247
8248       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8249       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8250       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8251
8252 Overview:
8253 """""""""
8254
8255 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8256 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8257 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8258
8259 Arguments:
8260 """"""""""
8261
8262 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8263 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8264 bit width. The second element of the result structure must be of type
8265 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8266 multiplication.
8267
8268 Semantics:
8269 """"""""""
8270
8271 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8272 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8273 the first element of which is the multiplication, and the second
8274 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8275 resulted in an overflow.
8276
8277 Examples:
8278 """""""""
8279
8280 .. code-block:: llvm
8281
8282       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8283       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8284       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8285       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8286
8287 Specialised Arithmetic Intrinsics
8288 ---------------------------------
8289
8290 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8292
8293 Syntax:
8294 """""""
8295
8296 ::
8297
8298       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8299       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8300
8301 Overview:
8302 """""""""
8303
8304 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8305 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8306 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8307 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8308 and add instructions.
8309
8310 Arguments:
8311 """"""""""
8312
8313 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8314 multiplicands, a and b, and an addend c.
8315
8316 Semantics:
8317 """"""""""
8318
8319 The expression:
8320
8321 ::
8322
8323       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8324
8325 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8326 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8327 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8328 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8329 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8330 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8331
8332 Examples:
8333 """""""""
8334
8335 .. code-block:: llvm
8336
8337       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8338
8339 Half Precision Floating Point Intrinsics
8340 ----------------------------------------
8341
8342 For most target platforms, half precision floating point is a
8343 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8344 but does not support computation in the format.
8345
8346 This means that code must first load the half-precision floating point
8347 value as an i16, then convert it to float with
8348 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8349 then be performed on the float value (including extending to double
8350 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8351 if needed, then converted to i16 with
8352 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8353 i16 value.
8354
8355 .. _int_convert_to_fp16:
8356
8357 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8359
8360 Syntax:
8361 """""""
8362
8363 ::
8364
8365       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8366
8367 Overview:
8368 """""""""
8369
8370 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8371 from single precision floating point format to half precision floating
8372 point format.
8373
8374 Arguments:
8375 """"""""""
8376
8377 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8378 converted.
8379
8380 Semantics:
8381 """"""""""
8382
8383 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8384 from single precision floating point format to half precision floating
8385 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8386 converted number.
8387
8388 Examples:
8389 """""""""
8390
8391 .. code-block:: llvm
8392
8393       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8394       store i16 %res, i16* @x, align 2
8395
8396 .. _int_convert_from_fp16:
8397
8398 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8400
8401 Syntax:
8402 """""""
8403
8404 ::
8405
8406       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8407
8408 Overview:
8409 """""""""
8410
8411 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8412 conversion from half precision floating point format to single precision
8413 floating point format.
8414
8415 Arguments:
8416 """"""""""
8417
8418 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8419 converted.
8420
8421 Semantics:
8422 """"""""""
8423
8424 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8425 conversion from half single precision floating point format to single
8426 precision floating point format. The input half-float value is
8427 represented by an ``i16`` value.
8428
8429 Examples:
8430 """""""""
8431
8432 .. code-block:: llvm
8433
8434       %a = load i16* @x, align 2
8435       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8436
8437 Debugger Intrinsics
8438 -------------------
8439
8440 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8441 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8442 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8443 document.
8444
8445 Exception Handling Intrinsics
8446 -----------------------------
8447
8448 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8449 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8450 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8451
8452 .. _int_trampoline:
8453
8454 Trampoline Intrinsics
8455 ---------------------
8456
8457 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8458 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8459 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8460 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8461 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8462 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8463 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8464 extension.
8465
8466 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8467 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8468 It can be created as follows:
8469
8470 .. code-block:: llvm
8471
8472       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8473       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8474       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8475       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8476       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8477
8478 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8479 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8480
8481 .. _int_it:
8482
8483 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8485
8486 Syntax:
8487 """""""
8488
8489 ::
8490
8491       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8492
8493 Overview:
8494 """""""""
8495
8496 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8497 turning it into a trampoline.
8498
8499 Arguments:
8500 """"""""""
8501
8502 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8503 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8504 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8505 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8506 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8507 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8508 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8509 bitcast to an ``i8*``.
8510
8511 Semantics:
8512 """"""""""
8513
8514 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8515 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8516 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8517 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8518 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8519 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8520 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8521 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8522 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8523 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8524 modified, then the effect of any later call to the returned function
8525 pointer is undefined.
8526
8527 .. _int_at:
8528
8529 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8531
8532 Syntax:
8533 """""""
8534
8535 ::
8536
8537       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8538
8539 Overview:
8540 """""""""
8541
8542 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8543 a trampoline (passed as ``tramp``).
8544
8545 Arguments:
8546 """"""""""
8547
8548 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8549 code filled in by a previous call to
8550 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8551
8552 Semantics:
8553 """"""""""
8554
8555 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8556 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8557 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8558 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8559 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8560
8561 Memory Use Markers
8562 ------------------
8563
8564 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8565 memory objects and ranges where variables are immutable.
8566
8567 .. _int_lifestart:
8568
8569 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8571
8572 Syntax:
8573 """""""
8574
8575 ::
8576
8577       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8578
8579 Overview:
8580 """""""""
8581
8582 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8583 object's lifetime.
8584
8585 Arguments:
8586 """"""""""
8587
8588 The first argument is a constant integer representing the size of the
8589 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8590 to the object.
8591
8592 Semantics:
8593 """"""""""
8594
8595 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8596 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8597 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8598 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8599
8600 .. _int_lifeend:
8601
8602 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8604
8605 Syntax:
8606 """""""
8607
8608 ::
8609
8610       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8611
8612 Overview:
8613 """""""""
8614
8615 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8616 object's lifetime.
8617
8618 Arguments:
8619 """"""""""
8620
8621 The first argument is a constant integer representing the size of the
8622 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8623 to the object.
8624
8625 Semantics:
8626 """"""""""
8627
8628 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8629 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8630 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8631 object following this intrinsic may be removed as dead.
8632
8633 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8634 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8635
8636 Syntax:
8637 """""""
8638
8639 ::
8640
8641       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8642
8643 Overview:
8644 """""""""
8645
8646 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8647 a memory object will not change.
8648
8649 Arguments:
8650 """"""""""
8651
8652 The first argument is a constant integer representing the size of the
8653 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8654 to the object.
8655
8656 Semantics:
8657 """"""""""
8658
8659 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8660 the return value, the referenced memory location is constant and
8661 unchanging.
8662
8663 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8665
8666 Syntax:
8667 """""""
8668
8669 ::
8670
8671       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8672
8673 Overview:
8674 """""""""
8675
8676 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8677 memory object are mutable.
8678
8679 Arguments:
8680 """"""""""
8681
8682 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8683 The second argument is a constant integer representing the size of the
8684 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8685 pointer to the object.
8686
8687 Semantics:
8688 """"""""""
8689
8690 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8691
8692 General Intrinsics
8693 ------------------
8694
8695 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8696 purpose.
8697
8698 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8700
8701 Syntax:
8702 """""""
8703
8704 ::
8705
8706       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8707
8708 Overview:
8709 """""""""
8710
8711 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8712
8713 Arguments:
8714 """"""""""
8715
8716 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8717 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8718 source file name, and the last argument is the line number.
8719
8720 Semantics:
8721 """"""""""
8722
8723 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8724 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8725 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8726 ignored by code generation and optimization.
8727
8728 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8729 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8730
8731 Syntax:
8732 """""""
8733
8734 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8735 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8736 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8737 '``0``'.
8738
8739 ::
8740
8741       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8742       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8743       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8744       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8745       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8746
8747 Overview:
8748 """""""""
8749
8750 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8751
8752 Arguments:
8753 """"""""""
8754
8755 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8756 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8757 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8758 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8759
8760 Semantics:
8761 """"""""""
8762
8763 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8764 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8765 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8766 generation and optimization.
8767
8768 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8770
8771 Syntax:
8772 """""""
8773
8774 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8775 any integer bit width.
8776
8777 ::
8778
8779       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8780       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8781       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8782       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8783       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8784
8785 Overview:
8786 """""""""
8787
8788 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8789
8790 Arguments:
8791 """"""""""
8792
8793 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8794 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8795 global string which is the source file name, and the last argument is
8796 the line number. It returns the value of the first argument.
8797
8798 Semantics:
8799 """"""""""
8800
8801 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8802 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8803 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8804 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8805
8806 '``llvm.trap``' Intrinsic
8807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8808
8809 Syntax:
8810 """""""
8811
8812 ::
8813
8814       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8815
8816 Overview:
8817 """""""""
8818
8819 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8820
8821 Arguments:
8822 """"""""""
8823
8824 None.
8825
8826 Semantics:
8827 """"""""""
8828
8829 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8830 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8831 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8832
8833 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8835
8836 Syntax:
8837 """""""
8838
8839 ::
8840
8841       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8842
8843 Overview:
8844 """""""""
8845
8846 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8847
8848 Arguments:
8849 """"""""""
8850
8851 None.
8852
8853 Semantics:
8854 """"""""""
8855
8856 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8857 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8858 debugger.
8859
8860 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8862
8863 Syntax:
8864 """""""
8865
8866 ::
8867
8868       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8869
8870 Overview:
8871 """""""""
8872
8873 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8874 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8875 is placed on the stack before local variables.
8876
8877 Arguments:
8878 """"""""""
8879
8880 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8881 The first argument is the value loaded from the stack guard
8882 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8883 enough space to hold the value of the guard.
8884
8885 Semantics:
8886 """"""""""
8887
8888 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8889 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8890 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8891 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8892 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8893 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8894 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8895
8896 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8898
8899 Syntax:
8900 """""""
8901
8902 ::
8903
8904       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8905
8906 Overview:
8907 """""""""
8908
8909 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8910 created stack protector and if they are not equal calls the
8911 ``__stack_chk_fail()`` function.
8912
8913 Arguments:
8914 """"""""""
8915
8916 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8917 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8918
8919 Semantics:
8920 """"""""""
8921
8922 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8923 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8924 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8925
8926 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8927 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8928 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8929 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8930 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8931 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8932 codegen after the tail call decision has occurred.
8933
8934 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8936
8937 Syntax:
8938 """""""
8939
8940 ::
8941
8942       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8943       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8944
8945 Overview:
8946 """""""""
8947
8948 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8949 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8950 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8951 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8952 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8953 other object.
8954
8955 Arguments:
8956 """"""""""
8957
8958 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8959 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8960 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8961 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8962 only accepts constants.
8963
8964 Semantics:
8965 """"""""""
8966
8967 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8968 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8969 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8970 on the ``min`` argument).
8971
8972 '``llvm.expect``' Intrinsic
8973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8974
8975 Syntax:
8976 """""""
8977
8978 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
8979 integer bit width.
8980
8981 ::
8982
8983       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
8984       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8985       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8986
8987 Overview:
8988 """""""""
8989
8990 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8991 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8992
8993 Arguments:
8994 """"""""""
8995
8996 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8997 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8998 constant value, variables are not allowed.
8999
9000 Semantics:
9001 """"""""""
9002
9003 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9004
9005 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9007
9008 Syntax:
9009 """""""
9010
9011 ::
9012
9013       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9014
9015 Overview:
9016 """""""""
9017
9018 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9019 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9020
9021 Arguments:
9022 """"""""""
9023
9024 None.
9025
9026 Semantics:
9027 """"""""""
9028
9029 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9030 by codegen.
9031
9032 Stack Map Intrinsics
9033 --------------------
9034
9035 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9036 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9037 are described in :doc:`StackMaps`.