docs/ProgrammersManual.html

   1 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN"
   2                       "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
   3 <html>
   4 <head>
   5   <meta http-equiv="Content-type" content="text/html;charset=UTF-8">
   6   <title>LLVM Programmer's Manual</title>
   7   <link rel="stylesheet" href="_static/llvm.css" type="text/css">
   8 </head>
   9 <body>
  10
  11 <h1>
  12   LLVM Programmer's Manual
  13 </h1>
  14
  15 <ol>
  16   <li><a href="#introduction">Introduction</a></li>
  17   <li><a href="#general">General Information</a>
  18     <ul>
  19       <li><a href="#stl">The C++ Standard Template Library</a></li>
  20 <!--
  21       <li>The <tt>-time-passes</tt> option</li>
  22       <li>How to use the LLVM Makefile system</li>
  23       <li>How to write a regression test</li>
  24
  25 -->
  26     </ul>
  27   </li>
  28   <li><a href="#apis">Important and useful LLVM APIs</a>
  29     <ul>
  30       <li><a href="#isa">The <tt>isa&lt;&gt;</tt>, <tt>cast&lt;&gt;</tt>
  31 and <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt> templates</a> </li>
  32       <li><a href="#string_apis">Passing strings (the <tt>StringRef</tt>
  33 and <tt>Twine</tt> classes)</a>
  34         <ul>
  35           <li><a href="#StringRef">The <tt>StringRef</tt> class</a> </li>
  36           <li><a href="#Twine">The <tt>Twine</tt> class</a> </li>
  37         </ul>
  38       </li>
  39       <li><a href="#DEBUG">The <tt>DEBUG()</tt> macro and <tt>-debug</tt>
  40 option</a>
  41         <ul>
  42           <li><a href="#DEBUG_TYPE">Fine grained debug info with <tt>DEBUG_TYPE</tt>
  43 and the <tt>-debug-only</tt> option</a> </li>
  44         </ul>
  45       </li>
  46       <li><a href="#Statistic">The <tt>Statistic</tt> class &amp; <tt>-stats</tt>
  47 option</a></li>
  48 <!--
  49       <li>The <tt>InstVisitor</tt> template
  50       <li>The general graph API
  51 -->
  52       <li><a href="#ViewGraph">Viewing graphs while debugging code</a></li>
  53     </ul>
  54   </li>
  55   <li><a href="#datastructure">Picking the Right Data Structure for a Task</a>
  56     <ul>
  57     <li><a href="#ds_sequential">Sequential Containers (std::vector, std::list, etc)</a>
  58     <ul>
  59       <li><a href="#dss_arrayref">llvm/ADT/ArrayRef.h</a></li>
  60       <li><a href="#dss_fixedarrays">Fixed Size Arrays</a></li>
  61       <li><a href="#dss_heaparrays">Heap Allocated Arrays</a></li>
  62       <li><a href="#dss_tinyptrvector">"llvm/ADT/TinyPtrVector.h"</a></li>
  63       <li><a href="#dss_smallvector">"llvm/ADT/SmallVector.h"</a></li>
  64       <li><a href="#dss_vector">&lt;vector&gt;</a></li>
  65       <li><a href="#dss_deque">&lt;deque&gt;</a></li>
  66       <li><a href="#dss_list">&lt;list&gt;</a></li>
  67       <li><a href="#dss_ilist">llvm/ADT/ilist.h</a></li>
  68       <li><a href="#dss_packedvector">llvm/ADT/PackedVector.h</a></li>
  69       <li><a href="#dss_other">Other Sequential Container Options</a></li>
  70     </ul></li>
  71     <li><a href="#ds_string">String-like containers</a>
  72     <ul>
  73       <li><a href="#dss_stringref">llvm/ADT/StringRef.h</a></li>
  74       <li><a href="#dss_twine">llvm/ADT/Twine.h</a></li>
  75       <li><a href="#dss_smallstring">llvm/ADT/SmallString.h</a></li>
  76       <li><a href="#dss_stdstring">std::string</a></li>
  77     </ul></li>
  78     <li><a href="#ds_set">Set-Like Containers (std::set, SmallSet, SetVector, etc)</a>
  79     <ul>
  80       <li><a href="#dss_sortedvectorset">A sorted 'vector'</a></li>
  81       <li><a href="#dss_smallset">"llvm/ADT/SmallSet.h"</a></li>
  82       <li><a href="#dss_smallptrset">"llvm/ADT/SmallPtrSet.h"</a></li>
  83       <li><a href="#dss_denseset">"llvm/ADT/DenseSet.h"</a></li>
  84       <li><a href="#dss_sparseset">"llvm/ADT/SparseSet.h"</a></li>
  85       <li><a href="#dss_FoldingSet">"llvm/ADT/FoldingSet.h"</a></li>
  86       <li><a href="#dss_set">&lt;set&gt;</a></li>
  87       <li><a href="#dss_setvector">"llvm/ADT/SetVector.h"</a></li>
  88       <li><a href="#dss_uniquevector">"llvm/ADT/UniqueVector.h"</a></li>
  89       <li><a href="#dss_immutableset">"llvm/ADT/ImmutableSet.h"</a></li>
  90       <li><a href="#dss_otherset">Other Set-Like Container Options</a></li>
  91     </ul></li>
  92     <li><a href="#ds_map">Map-Like Containers (std::map, DenseMap, etc)</a>
  93     <ul>
  94       <li><a href="#dss_sortedvectormap">A sorted 'vector'</a></li>
  95       <li><a href="#dss_stringmap">"llvm/ADT/StringMap.h"</a></li>
  96       <li><a href="#dss_indexedmap">"llvm/ADT/IndexedMap.h"</a></li>
  97       <li><a href="#dss_densemap">"llvm/ADT/DenseMap.h"</a></li>
  98       <li><a href="#dss_multiimplmap">"llvm/ADT/MultiImplMap.h"</a></li>
  99       <li><a href="#dss_flatarraymap">"llvm/ADT/FlatArrayMap.h"</a></li>
 100       <li><a href="#dss_smallmap">"llvm/ADT/SmallMap.h"</a></li>
 101       <li><a href="#dss_valuemap">"llvm/ADT/ValueMap.h"</a></li>
 102       <li><a href="#dss_intervalmap">"llvm/ADT/IntervalMap.h"</a></li>
 103       <li><a href="#dss_map">&lt;map&gt;</a></li>
 104       <li><a href="#dss_inteqclasses">"llvm/ADT/IntEqClasses.h"</a></li>
 105       <li><a href="#dss_immutablemap">"llvm/ADT/ImmutableMap.h"</a></li>
 106       <li><a href="#dss_othermap">Other Map-Like Container Options</a></li>
 107     </ul></li>
 108     <li><a href="#ds_bit">BitVector-like containers</a>
 109     <ul>
 110       <li><a href="#dss_bitvector">A dense bitvector</a></li>
 111       <li><a href="#dss_smallbitvector">A "small" dense bitvector</a></li>
 112       <li><a href="#dss_sparsebitvector">A sparse bitvector</a></li>
 113     </ul></li>
 114   </ul>
 115   </li>
 116   <li><a href="#common">Helpful Hints for Common Operations</a>
 117     <ul>
 118       <li><a href="#inspection">Basic Inspection and Traversal Routines</a>
 119         <ul>
 120           <li><a href="#iterate_function">Iterating over the <tt>BasicBlock</tt>s
 121 in a <tt>Function</tt></a> </li>
 122           <li><a href="#iterate_basicblock">Iterating over the <tt>Instruction</tt>s
 123 in a <tt>BasicBlock</tt></a> </li>
 124           <li><a href="#iterate_institer">Iterating over the <tt>Instruction</tt>s
 125 in a <tt>Function</tt></a> </li>
 126           <li><a href="#iterate_convert">Turning an iterator into a
 127 class pointer</a> </li>
 128           <li><a href="#iterate_complex">Finding call sites: a more
 129 complex example</a> </li>
 130           <li><a href="#calls_and_invokes">Treating calls and invokes
 131 the same way</a> </li>
 132           <li><a href="#iterate_chains">Iterating over def-use &amp;
 133 use-def chains</a> </li>
 134           <li><a href="#iterate_preds">Iterating over predecessors &amp;
 135 successors of blocks</a></li>
 136         </ul>
 137       </li>
 138       <li><a href="#simplechanges">Making simple changes</a>
 139         <ul>
 140           <li><a href="#schanges_creating">Creating and inserting new
 141                  <tt>Instruction</tt>s</a> </li>
 142           <li><a href="#schanges_deleting">Deleting              <tt>Instruction</tt>s</a> </li>
 143           <li><a href="#schanges_replacing">Replacing an                 <tt>Instruction</tt>
 144 with another <tt>Value</tt></a> </li>
 145           <li><a href="#schanges_deletingGV">Deleting <tt>GlobalVariable</tt>s</a> </li>
 146         </ul>
 147       </li>
 148       <li><a href="#create_types">How to Create Types</a></li>
 149 <!--
 150     <li>Working with the Control Flow Graph
 151     <ul>
 152       <li>Accessing predecessors and successors of a <tt>BasicBlock</tt>
 153       <li>
 154       <li>
 155     </ul>
 156 -->
 157     </ul>
 158   </li>
 159
 160   <li><a href="#threading">Threads and LLVM</a>
 161   <ul>
 162     <li><a href="#startmultithreaded">Entering and Exiting Multithreaded Mode
 163         </a></li>
 164     <li><a href="#shutdown">Ending execution with <tt>llvm_shutdown()</tt></a></li>
 165     <li><a href="#managedstatic">Lazy initialization with <tt>ManagedStatic</tt></a></li>
 166     <li><a href="#llvmcontext">Achieving Isolation with <tt>LLVMContext</tt></a></li>
 167     <li><a href="#jitthreading">Threads and the JIT</a></li>
 168   </ul>
 169   </li>
 170
 171   <li><a href="#advanced">Advanced Topics</a>
 172   <ul>
 173
 174   <li><a href="#SymbolTable">The <tt>ValueSymbolTable</tt> class</a></li>
 175   <li><a href="#UserLayout">The <tt>User</tt> and owned <tt>Use</tt> classes' memory layout</a></li>
 176   </ul></li>
 177
 178   <li><a href="#coreclasses">The Core LLVM Class Hierarchy Reference</a>
 179     <ul>
 180       <li><a href="#Type">The <tt>Type</tt> class</a> </li>
 181       <li><a href="#Module">The <tt>Module</tt> class</a></li>
 182       <li><a href="#Value">The <tt>Value</tt> class</a>
 183       <ul>
 184         <li><a href="#User">The <tt>User</tt> class</a>
 185         <ul>
 186           <li><a href="#Instruction">The <tt>Instruction</tt> class</a></li>
 187           <li><a href="#Constant">The <tt>Constant</tt> class</a>
 188           <ul>
 189             <li><a href="#GlobalValue">The <tt>GlobalValue</tt> class</a>
 190             <ul>
 191               <li><a href="#Function">The <tt>Function</tt> class</a></li>
 192               <li><a href="#GlobalVariable">The <tt>GlobalVariable</tt> class</a></li>
 193             </ul>
 194             </li>
 195           </ul>
 196           </li>
 197         </ul>
 198         </li>
 199         <li><a href="#BasicBlock">The <tt>BasicBlock</tt> class</a></li>
 200         <li><a href="#Argument">The <tt>Argument</tt> class</a></li>
 201       </ul>
 202       </li>
 203     </ul>
 204   </li>
 205 </ol>
 206
 207 <div class="doc_author">
 208   <p>Written by <a href="mailto:sabre@nondot.org">Chris Lattner</a>,
 209                 <a href="mailto:dhurjati@cs.uiuc.edu">Dinakar Dhurjati</a>,
 210                 <a href="mailto:ggreif@gmail.com">Gabor Greif</a>,
 211                 <a href="mailto:jstanley@cs.uiuc.edu">Joel Stanley</a>,
 212                 <a href="mailto:rspencer@x10sys.com">Reid Spencer</a> and
 213                 <a href="mailto:owen@apple.com">Owen Anderson</a></p>
 214 </div>
 215
 216 <!-- *********************************************************************** -->
 217 <h2>
 218   <a name="introduction">Introduction </a>
 219 </h2>
 220 <!-- *********************************************************************** -->
 221
 222 <div>
 223
 224 <p>This document is meant to highlight some of the important classes and
 225 interfaces available in the LLVM source-base.  This manual is not
 226 intended to explain what LLVM is, how it works, and what LLVM code looks
 227 like.  It assumes that you know the basics of LLVM and are interested
 228 in writing transformations or otherwise analyzing or manipulating the
 229 code.</p>
 230
 231 <p>This document should get you oriented so that you can find your
 232 way in the continuously growing source code that makes up the LLVM
 233 infrastructure. Note that this manual is not intended to serve as a
 234 replacement for reading the source code, so if you think there should be
 235 a method in one of these classes to do something, but it's not listed,
 236 check the source.  Links to the <a href="/doxygen/">doxygen</a> sources
 237 are provided to make this as easy as possible.</p>
 238
 239 <p>The first section of this document describes general information that is
 240 useful to know when working in the LLVM infrastructure, and the second describes
 241 the Core LLVM classes.  In the future this manual will be extended with
 242 information describing how to use extension libraries, such as dominator
 243 information, CFG traversal routines, and useful utilities like the <tt><a
 244 href="/doxygen/InstVisitor_8h-source.html">InstVisitor</a></tt> template.</p>
 245
 246 </div>
 247
 248 <!-- *********************************************************************** -->
 249 <h2>
 250   <a name="general">General Information</a>
 251 </h2>
 252 <!-- *********************************************************************** -->
 253
 254 <div>
 255
 256 <p>This section contains general information that is useful if you are working
 257 in the LLVM source-base, but that isn't specific to any particular API.</p>
 258
 259 <!-- ======================================================================= -->
 260 <h3>
 261   <a name="stl">The C++ Standard Template Library</a>
 262 </h3>
 263
 264 <div>
 265
 266 <p>LLVM makes heavy use of the C++ Standard Template Library (STL),
 267 perhaps much more than you are used to, or have seen before.  Because of
 268 this, you might want to do a little background reading in the
 269 techniques used and capabilities of the library.  There are many good
 270 pages that discuss the STL, and several books on the subject that you
 271 can get, so it will not be discussed in this document.</p>
 272
 273 <p>Here are some useful links:</p>
 274
 275 <ol>
 276
 277 <li><a href="http://www.dinkumware.com/manuals/#Standard C++ Library">Dinkumware
 278 C++ Library reference</a> - an excellent reference for the STL and other parts
 279 of the standard C++ library.</li>
 280
 281 <li><a href="http://www.tempest-sw.com/cpp/">C++ In a Nutshell</a> - This is an
 282 O'Reilly book in the making.  It has a decent Standard Library
 283 Reference that rivals Dinkumware's, and is unfortunately no longer free since the
 284 book has been published.</li>
 285
 286 <li><a href="http://www.parashift.com/c++-faq-lite/">C++ Frequently Asked
 287 Questions</a></li>
 288
 289 <li><a href="http://www.sgi.com/tech/stl/">SGI's STL Programmer's Guide</a> -
 290 Contains a useful <a
 291 href="http://www.sgi.com/tech/stl/stl_introduction.html">Introduction to the
 292 STL</a>.</li>
 293
 294 <li><a href="http://www.research.att.com/%7Ebs/C++.html">Bjarne Stroustrup's C++
 295 Page</a></li>
 296
 297 <li><a href="http://64.78.49.204/">
 298 Bruce Eckel's Thinking in C++, 2nd ed. Volume 2 Revision 4.0 (even better, get
 299 the book).</a></li>
 300
 301 </ol>
 302
 303 <p>You are also encouraged to take a look at the <a
 304 href="CodingStandards.html">LLVM Coding Standards</a> guide which focuses on how
 305 to write maintainable code more than where to put your curly braces.</p>
 306
 307 </div>
 308
 309 <!-- ======================================================================= -->
 310 <h3>
 311   <a name="stl">Other useful references</a>
 312 </h3>
 313
 314 <div>
 315
 316 <ol>
 317 <li><a href="http://www.fortran-2000.com/ArnaudRecipes/sharedlib.html">Using
 318 static and shared libraries across platforms</a></li>
 319 </ol>
 320
 321 </div>
 322
 323 </div>
 324
 325 <!-- *********************************************************************** -->
 326 <h2>
 327   <a name="apis">Important and useful LLVM APIs</a>
 328 </h2>
 329 <!-- *********************************************************************** -->
 330
 331 <div>
 332
 333 <p>Here we highlight some LLVM APIs that are generally useful and good to
 334 know about when writing transformations.</p>
 335
 336 <!-- ======================================================================= -->
 337 <h3>
 338   <a name="isa">The <tt>isa&lt;&gt;</tt>, <tt>cast&lt;&gt;</tt> and
 339   <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt> templates</a>
 340 </h3>
 341
 342 <div>
 343
 344 <p>The LLVM source-base makes extensive use of a custom form of RTTI.
 345 These templates have many similarities to the C++ <tt>dynamic_cast&lt;&gt;</tt>
 346 operator, but they don't have some drawbacks (primarily stemming from
 347 the fact that <tt>dynamic_cast&lt;&gt;</tt> only works on classes that
 348 have a v-table). Because they are used so often, you must know what they
 349 do and how they work. All of these templates are defined in the <a
 350  href="/doxygen/Casting_8h-source.html"><tt>llvm/Support/Casting.h</tt></a>
 351 file (note that you very rarely have to include this file directly).</p>
 352
 353 <dl>
 354   <dt><tt>isa&lt;&gt;</tt>: </dt>
 355
 356   <dd><p>The <tt>isa&lt;&gt;</tt> operator works exactly like the Java
 357   "<tt>instanceof</tt>" operator.  It returns true or false depending on whether
 358   a reference or pointer points to an instance of the specified class.  This can
 359   be very useful for constraint checking of various sorts (example below).</p>
 360   </dd>
 361
 362   <dt><tt>cast&lt;&gt;</tt>: </dt>
 363
 364   <dd><p>The <tt>cast&lt;&gt;</tt> operator is a "checked cast" operation. It
 365   converts a pointer or reference from a base class to a derived class, causing
 366   an assertion failure if it is not really an instance of the right type.  This
 367   should be used in cases where you have some information that makes you believe
 368   that something is of the right type.  An example of the <tt>isa&lt;&gt;</tt>
 369   and <tt>cast&lt;&gt;</tt> template is:</p>
 370
 371 <div class="doc_code">
 372 <pre>
 373 static bool isLoopInvariant(const <a href="#Value">Value</a> *V, const Loop *L) {
 374   if (isa&lt;<a href="#Constant">Constant</a>&gt;(V) || isa&lt;<a href="#Argument">Argument</a>&gt;(V) || isa&lt;<a href="#GlobalValue">GlobalValue</a>&gt;(V))
 375     return true;
 376
 377   // <i>Otherwise, it must be an instruction...</i>
 378   return !L-&gt;contains(cast&lt;<a href="#Instruction">Instruction</a>&gt;(V)-&gt;getParent());
 379 }
 380 </pre>
 381 </div>
 382
 383   <p>Note that you should <b>not</b> use an <tt>isa&lt;&gt;</tt> test followed
 384   by a <tt>cast&lt;&gt;</tt>, for that use the <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt>
 385   operator.</p>
 386
 387   </dd>
 388
 389   <dt><tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt>:</dt>
 390
 391   <dd><p>The <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt> operator is a "checking cast" operation.
 392   It checks to see if the operand is of the specified type, and if so, returns a
 393   pointer to it (this operator does not work with references). If the operand is
 394   not of the correct type, a null pointer is returned.  Thus, this works very
 395   much like the <tt>dynamic_cast&lt;&gt;</tt> operator in C++, and should be
 396   used in the same circumstances.  Typically, the <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt>
 397   operator is used in an <tt>if</tt> statement or some other flow control
 398   statement like this:</p>
 399
 400 <div class="doc_code">
 401 <pre>
 402 if (<a href="#AllocationInst">AllocationInst</a> *AI = dyn_cast&lt;<a href="#AllocationInst">AllocationInst</a>&gt;(Val)) {
 403   // <i>...</i>
 404 }
 405 </pre>
 406 </div>
 407
 408   <p>This form of the <tt>if</tt> statement effectively combines together a call
 409   to <tt>isa&lt;&gt;</tt> and a call to <tt>cast&lt;&gt;</tt> into one
 410   statement, which is very convenient.</p>
 411
 412   <p>Note that the <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt> operator, like C++'s
 413   <tt>dynamic_cast&lt;&gt;</tt> or Java's <tt>instanceof</tt> operator, can be
 414   abused.  In particular, you should not use big chained <tt>if/then/else</tt>
 415   blocks to check for lots of different variants of classes.  If you find
 416   yourself wanting to do this, it is much cleaner and more efficient to use the
 417   <tt>InstVisitor</tt> class to dispatch over the instruction type directly.</p>
 418
 419   </dd>
 420
 421   <dt><tt>cast_or_null&lt;&gt;</tt>: </dt>
 422
 423   <dd><p>The <tt>cast_or_null&lt;&gt;</tt> operator works just like the
 424   <tt>cast&lt;&gt;</tt> operator, except that it allows for a null pointer as an
 425   argument (which it then propagates).  This can sometimes be useful, allowing
 426   you to combine several null checks into one.</p></dd>
 427
 428   <dt><tt>dyn_cast_or_null&lt;&gt;</tt>: </dt>
 429
 430   <dd><p>The <tt>dyn_cast_or_null&lt;&gt;</tt> operator works just like the
 431   <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt> operator, except that it allows for a null pointer
 432   as an argument (which it then propagates).  This can sometimes be useful,
 433   allowing you to combine several null checks into one.</p></dd>
 434
 435 </dl>
 436
 437 <p>These five templates can be used with any classes, whether they have a
 438 v-table or not.  To add support for these templates, you simply need to add
 439 <tt>classof</tt> static methods to the class you are interested casting
 440 to. Describing this is currently outside the scope of this document, but there
 441 are lots of examples in the LLVM source base.</p>
 442
 443 </div>
 444
 445
 446 <!-- ======================================================================= -->
 447 <h3>
 448   <a name="string_apis">Passing strings (the <tt>StringRef</tt>
 449 and <tt>Twine</tt> classes)</a>
 450 </h3>
 451
 452 <div>
 453
 454 <p>Although LLVM generally does not do much string manipulation, we do have
 455 several important APIs which take strings.  Two important examples are the
 456 Value class -- which has names for instructions, functions, etc. -- and the
 457 StringMap class which is used extensively in LLVM and Clang.</p>
 458
 459 <p>These are generic classes, and they need to be able to accept strings which
 460 may have embedded null characters.  Therefore, they cannot simply take
 461 a <tt>const char *</tt>, and taking a <tt>const std::string&amp;</tt> requires
 462 clients to perform a heap allocation which is usually unnecessary.  Instead,
 463 many LLVM APIs use a <tt>StringRef</tt> or a <tt>const Twine&amp;</tt> for
 464 passing strings efficiently.</p>
 465
 466 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 467 <h4>
 468   <a name="StringRef">The <tt>StringRef</tt> class</a>
 469 </h4>
 470
 471 <div>
 472
 473 <p>The <tt>StringRef</tt> data type represents a reference to a constant string
 474 (a character array and a length) and supports the common operations available
 475 on <tt>std:string</tt>, but does not require heap allocation.</p>
 476
 477 <p>It can be implicitly constructed using a C style null-terminated string,
 478 an <tt>std::string</tt>, or explicitly with a character pointer and length.
 479 For example, the <tt>StringRef</tt> find function is declared as:</p>
 480
 481 <pre class="doc_code">
 482   iterator find(StringRef Key);
 483 </pre>
 484
 485 <p>and clients can call it using any one of:</p>
 486
 487 <pre class="doc_code">
 488   Map.find("foo");                 <i>// Lookup "foo"</i>
 489   Map.find(std::string("bar"));    <i>// Lookup "bar"</i>
 490   Map.find(StringRef("\0baz", 4)); <i>// Lookup "\0baz"</i>
 491 </pre>
 492
 493 <p>Similarly, APIs which need to return a string may return a <tt>StringRef</tt>
 494 instance, which can be used directly or converted to an <tt>std::string</tt>
 495 using the <tt>str</tt> member function.  See
 496 "<tt><a href="/doxygen/classllvm_1_1StringRef_8h-source.html">llvm/ADT/StringRef.h</a></tt>"
 497 for more information.</p>
 498
 499 <p>You should rarely use the <tt>StringRef</tt> class directly, because it contains
 500 pointers to external memory it is not generally safe to store an instance of the
 501 class (unless you know that the external storage will not be freed). StringRef is
 502 small and pervasive enough in LLVM that it should always be passed by value.</p>
 503
 504 </div>
 505
 506 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 507 <h4>
 508   <a name="Twine">The <tt>Twine</tt> class</a>
 509 </h4>
 510
 511 <div>
 512
 513 <p>The <tt>Twine</tt> class is an efficient way for APIs to accept concatenated
 514 strings.  For example, a common LLVM paradigm is to name one instruction based on
 515 the name of another instruction with a suffix, for example:</p>
 516
 517 <div class="doc_code">
 518 <pre>
 519     New = CmpInst::Create(<i>...</i>, SO->getName() + ".cmp");
 520 </pre>
 521 </div>
 522
 523 <p>The <tt>Twine</tt> class is effectively a
 524 lightweight <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Rope_(computer_science)">rope</a>
 525 which points to temporary (stack allocated) objects.  Twines can be implicitly
 526 constructed as the result of the plus operator applied to strings (i.e., a C
 527 strings, an <tt>std::string</tt>, or a <tt>StringRef</tt>).  The twine delays the
 528 actual concatenation of strings until it is actually required, at which point
 529 it can be efficiently rendered directly into a character array.  This avoids
 530 unnecessary heap allocation involved in constructing the temporary results of
 531 string concatenation. See
 532 "<tt><a href="/doxygen/classllvm_1_1Twine_8h-source.html">llvm/ADT/Twine.h</a></tt>"
 533 for more information.</p>
 534
 535 <p>As with a <tt>StringRef</tt>, <tt>Twine</tt> objects point to external memory
 536 and should almost never be stored or mentioned directly.  They are intended
 537 solely for use when defining a function which should be able to efficiently
 538 accept concatenated strings.</p>
 539
 540 </div>
 541
 542 </div>
 543
 544 <!-- ======================================================================= -->
 545 <h3>
 546   <a name="DEBUG">The <tt>DEBUG()</tt> macro and <tt>-debug</tt> option</a>
 547 </h3>
 548
 549 <div>
 550
 551 <p>Often when working on your pass you will put a bunch of debugging printouts
 552 and other code into your pass.  After you get it working, you want to remove
 553 it, but you may need it again in the future (to work out new bugs that you run
 554 across).</p>
 555
 556 <p> Naturally, because of this, you don't want to delete the debug printouts,
 557 but you don't want them to always be noisy.  A standard compromise is to comment
 558 them out, allowing you to enable them if you need them in the future.</p>
 559
 560 <p>The "<tt><a href="/doxygen/Debug_8h-source.html">llvm/Support/Debug.h</a></tt>"
 561 file provides a macro named <tt>DEBUG()</tt> that is a much nicer solution to
 562 this problem.  Basically, you can put arbitrary code into the argument of the
 563 <tt>DEBUG</tt> macro, and it is only executed if '<tt>opt</tt>' (or any other
 564 tool) is run with the '<tt>-debug</tt>' command line argument:</p>
 565
 566 <div class="doc_code">
 567 <pre>
 568 DEBUG(errs() &lt;&lt; "I am here!\n");
 569 </pre>
 570 </div>
 571
 572 <p>Then you can run your pass like this:</p>
 573
 574 <div class="doc_code">
 575 <pre>
 576 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass
 577 <i>&lt;no output&gt;</i>
 578 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass -debug
 579 I am here!
 580 </pre>
 581 </div>
 582
 583 <p>Using the <tt>DEBUG()</tt> macro instead of a home-brewed solution allows you
 584 to not have to create "yet another" command line option for the debug output for
 585 your pass.  Note that <tt>DEBUG()</tt> macros are disabled for optimized builds,
 586 so they do not cause a performance impact at all (for the same reason, they
 587 should also not contain side-effects!).</p>
 588
 589 <p>One additional nice thing about the <tt>DEBUG()</tt> macro is that you can
 590 enable or disable it directly in gdb.  Just use "<tt>set DebugFlag=0</tt>" or
 591 "<tt>set DebugFlag=1</tt>" from the gdb if the program is running.  If the
 592 program hasn't been started yet, you can always just run it with
 593 <tt>-debug</tt>.</p>
 594
 595 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 596 <h4>
 597   <a name="DEBUG_TYPE">Fine grained debug info with <tt>DEBUG_TYPE</tt> and
 598   the <tt>-debug-only</tt> option</a>
 599 </h4>
 600
 601 <div>
 602
 603 <p>Sometimes you may find yourself in a situation where enabling <tt>-debug</tt>
 604 just turns on <b>too much</b> information (such as when working on the code
 605 generator).  If you want to enable debug information with more fine-grained
 606 control, you define the <tt>DEBUG_TYPE</tt> macro and the <tt>-debug</tt> only
 607 option as follows:</p>
 608
 609 <div class="doc_code">
 610 <pre>
 611 #undef  DEBUG_TYPE
 612 DEBUG(errs() &lt;&lt; "No debug type\n");
 613 #define DEBUG_TYPE "foo"
 614 DEBUG(errs() &lt;&lt; "'foo' debug type\n");
 615 #undef  DEBUG_TYPE
 616 #define DEBUG_TYPE "bar"
 617 DEBUG(errs() &lt;&lt; "'bar' debug type\n"));
 618 #undef  DEBUG_TYPE
 619 #define DEBUG_TYPE ""
 620 DEBUG(errs() &lt;&lt; "No debug type (2)\n");
 621 </pre>
 622 </div>
 623
 624 <p>Then you can run your pass like this:</p>
 625
 626 <div class="doc_code">
 627 <pre>
 628 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass
 629 <i>&lt;no output&gt;</i>
 630 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass -debug
 631 No debug type
 632 'foo' debug type
 633 'bar' debug type
 634 No debug type (2)
 635 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass -debug-only=foo
 636 'foo' debug type
 637 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass -debug-only=bar
 638 'bar' debug type
 639 </pre>
 640 </div>
 641
 642 <p>Of course, in practice, you should only set <tt>DEBUG_TYPE</tt> at the top of
 643 a file, to specify the debug type for the entire module (if you do this before
 644 you <tt>#include "llvm/Support/Debug.h"</tt>, you don't have to insert the ugly
 645 <tt>#undef</tt>'s).  Also, you should use names more meaningful than "foo" and
 646 "bar", because there is no system in place to ensure that names do not
 647 conflict. If two different modules use the same string, they will all be turned
 648 on when the name is specified. This allows, for example, all debug information
 649 for instruction scheduling to be enabled with <tt>-debug-type=InstrSched</tt>,
 650 even if the source lives in multiple files.</p>
 651
 652 <p>The <tt>DEBUG_WITH_TYPE</tt> macro is also available for situations where you
 653 would like to set <tt>DEBUG_TYPE</tt>, but only for one specific <tt>DEBUG</tt>
 654 statement. It takes an additional first parameter, which is the type to use. For
 655 example, the preceding example could be written as:</p>
 656
 657
 658 <div class="doc_code">
 659 <pre>
 660 DEBUG_WITH_TYPE("", errs() &lt;&lt; "No debug type\n");
 661 DEBUG_WITH_TYPE("foo", errs() &lt;&lt; "'foo' debug type\n");
 662 DEBUG_WITH_TYPE("bar", errs() &lt;&lt; "'bar' debug type\n"));
 663 DEBUG_WITH_TYPE("", errs() &lt;&lt; "No debug type (2)\n");
 664 </pre>
 665 </div>
 666
 667 </div>
 668
 669 </div>
 670
 671 <!-- ======================================================================= -->
 672 <h3>
 673   <a name="Statistic">The <tt>Statistic</tt> class &amp; <tt>-stats</tt>
 674   option</a>
 675 </h3>
 676
 677 <div>
 678
 679 <p>The "<tt><a
 680 href="/doxygen/Statistic_8h-source.html">llvm/ADT/Statistic.h</a></tt>" file
 681 provides a class named <tt>Statistic</tt> that is used as a unified way to
 682 keep track of what the LLVM compiler is doing and how effective various
 683 optimizations are.  It is useful to see what optimizations are contributing to
 684 making a particular program run faster.</p>
 685
 686 <p>Often you may run your pass on some big program, and you're interested to see
 687 how many times it makes a certain transformation.  Although you can do this with
 688 hand inspection, or some ad-hoc method, this is a real pain and not very useful
 689 for big programs.  Using the <tt>Statistic</tt> class makes it very easy to
 690 keep track of this information, and the calculated information is presented in a
 691 uniform manner with the rest of the passes being executed.</p>
 692
 693 <p>There are many examples of <tt>Statistic</tt> uses, but the basics of using
 694 it are as follows:</p>
 695
 696 <ol>
 697     <li><p>Define your statistic like this:</p>
 698
 699 <div class="doc_code">
 700 <pre>
 701 #define <a href="#DEBUG_TYPE">DEBUG_TYPE</a> "mypassname"   <i>// This goes before any #includes.</i>
 702 STATISTIC(NumXForms, "The # of times I did stuff");
 703 </pre>
 704 </div>
 705
 706   <p>The <tt>STATISTIC</tt> macro defines a static variable, whose name is
 707     specified by the first argument.  The pass name is taken from the DEBUG_TYPE
 708     macro, and the description is taken from the second argument.  The variable
 709     defined ("NumXForms" in this case) acts like an unsigned integer.</p></li>
 710
 711     <li><p>Whenever you make a transformation, bump the counter:</p>
 712
 713 <div class="doc_code">
 714 <pre>
 715 ++NumXForms;   // <i>I did stuff!</i>
 716 </pre>
 717 </div>
 718
 719     </li>
 720   </ol>
 721
 722   <p>That's all you have to do.  To get '<tt>opt</tt>' to print out the
 723   statistics gathered, use the '<tt>-stats</tt>' option:</p>
 724
 725 <div class="doc_code">
 726 <pre>
 727 $ opt -stats -mypassname &lt; program.bc &gt; /dev/null
 728 <i>... statistics output ...</i>
 729 </pre>
 730 </div>
 731
 732   <p> When running <tt>opt</tt> on a C file from the SPEC benchmark
 733 suite, it gives a report that looks like this:</p>
 734
 735 <div class="doc_code">
 736 <pre>
 737    7646 bitcodewriter   - Number of normal instructions
 738     725 bitcodewriter   - Number of oversized instructions
 739  129996 bitcodewriter   - Number of bitcode bytes written
 740    2817 raise           - Number of insts DCEd or constprop'd
 741    3213 raise           - Number of cast-of-self removed
 742    5046 raise           - Number of expression trees converted
 743      75 raise           - Number of other getelementptr's formed
 744     138 raise           - Number of load/store peepholes
 745      42 deadtypeelim    - Number of unused typenames removed from symtab
 746     392 funcresolve     - Number of varargs functions resolved
 747      27 globaldce       - Number of global variables removed
 748       2 adce            - Number of basic blocks removed
 749     134 cee             - Number of branches revectored
 750      49 cee             - Number of setcc instruction eliminated
 751     532 gcse            - Number of loads removed
 752    2919 gcse            - Number of instructions removed
 753      86 indvars         - Number of canonical indvars added
 754      87 indvars         - Number of aux indvars removed
 755      25 instcombine     - Number of dead inst eliminate
 756     434 instcombine     - Number of insts combined
 757     248 licm            - Number of load insts hoisted
 758    1298 licm            - Number of insts hoisted to a loop pre-header
 759       3 licm            - Number of insts hoisted to multiple loop preds (bad, no loop pre-header)
 760      75 mem2reg         - Number of alloca's promoted
 761    1444 cfgsimplify     - Number of blocks simplified
 762 </pre>
 763 </div>
 764
 765 <p>Obviously, with so many optimizations, having a unified framework for this
 766 stuff is very nice.  Making your pass fit well into the framework makes it more
 767 maintainable and useful.</p>
 768
 769 </div>
 770
 771 <!-- ======================================================================= -->
 772 <h3>
 773   <a name="ViewGraph">Viewing graphs while debugging code</a>
 774 </h3>
 775
 776 <div>
 777
 778 <p>Several of the important data structures in LLVM are graphs: for example
 779 CFGs made out of LLVM <a href="#BasicBlock">BasicBlock</a>s, CFGs made out of
 780 LLVM <a href="CodeGenerator.html#machinebasicblock">MachineBasicBlock</a>s, and
 781 <a href="CodeGenerator.html#selectiondag_intro">Instruction Selection
 782 DAGs</a>.  In many cases, while debugging various parts of the compiler, it is
 783 nice to instantly visualize these graphs.</p>
 784
 785 <p>LLVM provides several callbacks that are available in a debug build to do
 786 exactly that.  If you call the <tt>Function::viewCFG()</tt> method, for example,
 787 the current LLVM tool will pop up a window containing the CFG for the function
 788 where each basic block is a node in the graph, and each node contains the
 789 instructions in the block.  Similarly, there also exists
 790 <tt>Function::viewCFGOnly()</tt> (does not include the instructions), the
 791 <tt>MachineFunction::viewCFG()</tt> and <tt>MachineFunction::viewCFGOnly()</tt>,
 792 and the <tt>SelectionDAG::viewGraph()</tt> methods.  Within GDB, for example,
 793 you can usually use something like <tt>call DAG.viewGraph()</tt> to pop
 794 up a window.  Alternatively, you can sprinkle calls to these functions in your
 795 code in places you want to debug.</p>
 796
 797 <p>Getting this to work requires a small amount of configuration.  On Unix
 798 systems with X11, install the <a href="http://www.graphviz.org">graphviz</a>
 799 toolkit, and make sure 'dot' and 'gv' are in your path.  If you are running on
 800 Mac OS/X, download and install the Mac OS/X <a
 801 href="http://www.pixelglow.com/graphviz/">Graphviz program</a>, and add
 802 <tt>/Applications/Graphviz.app/Contents/MacOS/</tt> (or wherever you install
 803 it) to your path.  Once in your system and path are set up, rerun the LLVM
 804 configure script and rebuild LLVM to enable this functionality.</p>
 805
 806 <p><tt>SelectionDAG</tt> has been extended to make it easier to locate
 807 <i>interesting</i> nodes in large complex graphs.  From gdb, if you
 808 <tt>call DAG.setGraphColor(<i>node</i>, "<i>color</i>")</tt>, then the
 809 next <tt>call DAG.viewGraph()</tt> would highlight the node in the
 810 specified color (choices of colors can be found at <a
 811 href="http://www.graphviz.org/doc/info/colors.html">colors</a>.) More
 812 complex node attributes can be provided with <tt>call
 813 DAG.setGraphAttrs(<i>node</i>, "<i>attributes</i>")</tt> (choices can be
 814 found at <a href="http://www.graphviz.org/doc/info/attrs.html">Graph
 815 Attributes</a>.)  If you want to restart and clear all the current graph
 816 attributes, then you can <tt>call DAG.clearGraphAttrs()</tt>. </p>
 817
 818 <p>Note that graph visualization features are compiled out of Release builds
 819 to reduce file size.  This means that you need a Debug+Asserts or
 820 Release+Asserts build to use these features.</p>
 821
 822 </div>
 823
 824 </div>
 825
 826 <!-- *********************************************************************** -->
 827 <h2>
 828   <a name="datastructure">Picking the Right Data Structure for a Task</a>
 829 </h2>
 830 <!-- *********************************************************************** -->
 831
 832 <div>
 833
 834 <p>LLVM has a plethora of data structures in the <tt>llvm/ADT/</tt> directory,
 835  and we commonly use STL data structures.  This section describes the trade-offs
 836  you should consider when you pick one.</p>
 837
 838 <p>
 839 The first step is a choose your own adventure: do you want a sequential
 840 container, a set-like container, or a map-like container?  The most important
 841 thing when choosing a container is the algorithmic properties of how you plan to
 842 access the container.  Based on that, you should use:</p>
 843
 844 <ul>
 845 <li>a <a href="#ds_map">map-like</a> container if you need efficient look-up
 846     of an value based on another value.  Map-like containers also support
 847     efficient queries for containment (whether a key is in the map).  Map-like
 848     containers generally do not support efficient reverse mapping (values to
 849     keys).  If you need that, use two maps.  Some map-like containers also
 850     support efficient iteration through the keys in sorted order.  Map-like
 851     containers are the most expensive sort, only use them if you need one of
 852     these capabilities.</li>
 853
 854 <li>a <a href="#ds_set">set-like</a> container if you need to put a bunch of
 855     stuff into a container that automatically eliminates duplicates.  Some
 856     set-like containers support efficient iteration through the elements in
 857     sorted order.  Set-like containers are more expensive than sequential
 858     containers.
 859 </li>
 860
 861 <li>a <a href="#ds_sequential">sequential</a> container provides
 862     the most efficient way to add elements and keeps track of the order they are
 863     added to the collection.  They permit duplicates and support efficient
 864     iteration, but do not support efficient look-up based on a key.
 865 </li>
 866
 867 <li>a <a href="#ds_string">string</a> container is a specialized sequential
 868     container or reference structure that is used for character or byte
 869     arrays.</li>
 870
 871 <li>a <a href="#ds_bit">bit</a> container provides an efficient way to store and
 872     perform set operations on sets of numeric id's, while automatically
 873     eliminating duplicates.  Bit containers require a maximum of 1 bit for each
 874     identifier you want to store.
 875 </li>
 876 </ul>
 877
 878 <p>
 879 Once the proper category of container is determined, you can fine tune the
 880 memory use, constant factors, and cache behaviors of access by intelligently
 881 picking a member of the category.  Note that constant factors and cache behavior
 882 can be a big deal.  If you have a vector that usually only contains a few
 883 elements (but could contain many), for example, it's much better to use
 884 <a href="#dss_smallvector">SmallVector</a> than <a href="#dss_vector">vector</a>
 885 .  Doing so avoids (relatively) expensive malloc/free calls, which dwarf the
 886 cost of adding the elements to the container. </p>
 887
 888 <!-- ======================================================================= -->
 889 <h3>
 890   <a name="ds_sequential">Sequential Containers (std::vector, std::list, etc)</a>
 891 </h3>
 892
 893 <div>
 894 There are a variety of sequential containers available for you, based on your
 895 needs.  Pick the first in this section that will do what you want.
 896
 897 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 898 <h4>
 899   <a name="dss_arrayref">llvm/ADT/ArrayRef.h</a>
 900 </h4>
 901
 902 <div>
 903 <p>The llvm::ArrayRef class is the preferred class to use in an interface that
 904    accepts a sequential list of elements in memory and just reads from them.  By
 905    taking an ArrayRef, the API can be passed a fixed size array, an std::vector,
 906    an llvm::SmallVector and anything else that is contiguous in memory.
 907 </p>
 908 </div>
 909
 910
 911
 912 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 913 <h4>
 914   <a name="dss_fixedarrays">Fixed Size Arrays</a>
 915 </h4>
 916
 917 <div>
 918 <p>Fixed size arrays are very simple and very fast.  They are good if you know
 919 exactly how many elements you have, or you have a (low) upper bound on how many
 920 you have.</p>
 921 </div>
 922
 923 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 924 <h4>
 925   <a name="dss_heaparrays">Heap Allocated Arrays</a>
 926 </h4>
 927
 928 <div>
 929 <p>Heap allocated arrays (new[] + delete[]) are also simple.  They are good if
 930 the number of elements is variable, if you know how many elements you will need
 931 before the array is allocated, and if the array is usually large (if not,
 932 consider a <a href="#dss_smallvector">SmallVector</a>).  The cost of a heap
 933 allocated array is the cost of the new/delete (aka malloc/free).  Also note that
 934 if you are allocating an array of a type with a constructor, the constructor and
 935 destructors will be run for every element in the array (re-sizable vectors only
 936 construct those elements actually used).</p>
 937 </div>
 938
 939 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 940 <h4>
 941   <a name="dss_tinyptrvector">"llvm/ADT/TinyPtrVector.h"</a>
 942 </h4>
 943
 944
 945 <div>
 946 <p><tt>TinyPtrVector&lt;Type&gt;</tt> is a highly specialized collection class
 947 that is optimized to avoid allocation in the case when a vector has zero or one
 948 elements.  It has two major restrictions: 1) it can only hold values of pointer
 949 type, and 2) it cannot hold a null pointer.</p>
 950
 951 <p>Since this container is highly specialized, it is rarely used.</p>
 952
 953 </div>
 954
 955 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 956 <h4>
 957   <a name="dss_smallvector">"llvm/ADT/SmallVector.h"</a>
 958 </h4>
 959
 960 <div>
 961 <p><tt>SmallVector&lt;Type, N&gt;</tt> is a simple class that looks and smells
 962 just like <tt>vector&lt;Type&gt;</tt>:
 963 it supports efficient iteration, lays out elements in memory order (so you can
 964 do pointer arithmetic between elements), supports efficient push_back/pop_back
 965 operations, supports efficient random access to its elements, etc.</p>
 966
 967 <p>The advantage of SmallVector is that it allocates space for
 968 some number of elements (N) <b>in the object itself</b>.  Because of this, if
 969 the SmallVector is dynamically smaller than N, no malloc is performed.  This can
 970 be a big win in cases where the malloc/free call is far more expensive than the
 971 code that fiddles around with the elements.</p>
 972
 973 <p>This is good for vectors that are "usually small" (e.g. the number of
 974 predecessors/successors of a block is usually less than 8).  On the other hand,
 975 this makes the size of the SmallVector itself large, so you don't want to
 976 allocate lots of them (doing so will waste a lot of space).  As such,
 977 SmallVectors are most useful when on the stack.</p>
 978
 979 <p>SmallVector also provides a nice portable and efficient replacement for
 980 <tt>alloca</tt>.</p>
 981
 982 </div>
 983
 984 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 985 <h4>
 986   <a name="dss_vector">&lt;vector&gt;</a>
 987 </h4>
 988
 989 <div>
 990 <p>
 991 std::vector is well loved and respected.  It is useful when SmallVector isn't:
 992 when the size of the vector is often large (thus the small optimization will
 993 rarely be a benefit) or if you will be allocating many instances of the vector
 994 itself (which would waste space for elements that aren't in the container).
 995 vector is also useful when interfacing with code that expects vectors :).
 996 </p>
 997
 998 <p>One worthwhile note about std::vector: avoid code like this:</p>
 999
1000 <div class="doc_code">
1001 <pre>
1002 for ( ... ) {
1003    std::vector&lt;foo&gt; V;
1004    // make use of V.
1005 }
1006 </pre>
1007 </div>
1008
1009 <p>Instead, write this as:</p>
1010
1011 <div class="doc_code">
1012 <pre>
1013 std::vector&lt;foo&gt; V;
1014 for ( ... ) {
1015    // make use of V.
1016    V.clear();
1017 }
1018 </pre>
1019 </div>
1020
1021 <p>Doing so will save (at least) one heap allocation and free per iteration of
1022 the loop.</p>
1023
1024 </div>
1025
1026 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1027 <h4>
1028   <a name="dss_deque">&lt;deque&gt;</a>
1029 </h4>
1030
1031 <div>
1032 <p>std::deque is, in some senses, a generalized version of std::vector.  Like
1033 std::vector, it provides constant time random access and other similar
1034 properties, but it also provides efficient access to the front of the list.  It
1035 does not guarantee continuity of elements within memory.</p>
1036
1037 <p>In exchange for this extra flexibility, std::deque has significantly higher
1038 constant factor costs than std::vector.  If possible, use std::vector or
1039 something cheaper.</p>
1040 </div>
1041
1042 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1043 <h4>
1044   <a name="dss_list">&lt;list&gt;</a>
1045 </h4>
1046
1047 <div>
1048 <p>std::list is an extremely inefficient class that is rarely useful.
1049 It performs a heap allocation for every element inserted into it, thus having an
1050 extremely high constant factor, particularly for small data types.  std::list
1051 also only supports bidirectional iteration, not random access iteration.</p>
1052
1053 <p>In exchange for this high cost, std::list supports efficient access to both
1054 ends of the list (like std::deque, but unlike std::vector or SmallVector).  In
1055 addition, the iterator invalidation characteristics of std::list are stronger
1056 than that of a vector class: inserting or removing an element into the list does
1057 not invalidate iterator or pointers to other elements in the list.</p>
1058 </div>
1059
1060 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1061 <h4>
1062   <a name="dss_ilist">llvm/ADT/ilist.h</a>
1063 </h4>
1064
1065 <div>
1066 <p><tt>ilist&lt;T&gt;</tt> implements an 'intrusive' doubly-linked list.  It is
1067 intrusive, because it requires the element to store and provide access to the
1068 prev/next pointers for the list.</p>
1069
1070 <p><tt>ilist</tt> has the same drawbacks as <tt>std::list</tt>, and additionally
1071 requires an <tt>ilist_traits</tt> implementation for the element type, but it
1072 provides some novel characteristics.  In particular, it can efficiently store
1073 polymorphic objects, the traits class is informed when an element is inserted or
1074 removed from the list, and <tt>ilist</tt>s are guaranteed to support a
1075 constant-time splice operation.</p>
1076
1077 <p>These properties are exactly what we want for things like
1078 <tt>Instruction</tt>s and basic blocks, which is why these are implemented with
1079 <tt>ilist</tt>s.</p>
1080
1081 Related classes of interest are explained in the following subsections:
1082     <ul>
1083       <li><a href="#dss_ilist_traits">ilist_traits</a></li>
1084       <li><a href="#dss_iplist">iplist</a></li>
1085       <li><a href="#dss_ilist_node">llvm/ADT/ilist_node.h</a></li>
1086       <li><a href="#dss_ilist_sentinel">Sentinels</a></li>
1087     </ul>
1088 </div>
1089
1090 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1091 <h4>
1092   <a name="dss_packedvector">llvm/ADT/PackedVector.h</a>
1093 </h4>
1094
1095 <div>
1096 <p>
1097 Useful for storing a vector of values using only a few number of bits for each
1098 value. Apart from the standard operations of a vector-like container, it can
1099 also perform an 'or' set operation.
1100 </p>
1101
1102 <p>For example:</p>
1103
1104 <div class="doc_code">
1105 <pre>
1106 enum State {
1107     None = 0x0,
1108     FirstCondition = 0x1,
1109     SecondCondition = 0x2,
1110     Both = 0x3
1111 };
1112
1113 State get() {
1114     PackedVector&lt;State, 2&gt; Vec1;
1115     Vec1.push_back(FirstCondition);
1116
1117     PackedVector&lt;State, 2&gt; Vec2;
1118     Vec2.push_back(SecondCondition);
1119
1120     Vec1 |= Vec2;
1121     return Vec1[0]; // returns 'Both'.
1122 }
1123 </pre>
1124 </div>
1125
1126 </div>
1127
1128 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1129 <h4>
1130   <a name="dss_ilist_traits">ilist_traits</a>
1131 </h4>
1132
1133 <div>
1134 <p><tt>ilist_traits&lt;T&gt;</tt> is <tt>ilist&lt;T&gt;</tt>'s customization
1135 mechanism. <tt>iplist&lt;T&gt;</tt> (and consequently <tt>ilist&lt;T&gt;</tt>)
1136 publicly derive from this traits class.</p>
1137 </div>
1138
1139 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1140 <h4>
1141   <a name="dss_iplist">iplist</a>
1142 </h4>
1143
1144 <div>
1145 <p><tt>iplist&lt;T&gt;</tt> is <tt>ilist&lt;T&gt;</tt>'s base and as such
1146 supports a slightly narrower interface. Notably, inserters from
1147 <tt>T&amp;</tt> are absent.</p>
1148
1149 <p><tt>ilist_traits&lt;T&gt;</tt> is a public base of this class and can be
1150 used for a wide variety of customizations.</p>
1151 </div>
1152
1153 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1154 <h4>
1155   <a name="dss_ilist_node">llvm/ADT/ilist_node.h</a>
1156 </h4>
1157
1158 <div>
1159 <p><tt>ilist_node&lt;T&gt;</tt> implements a the forward and backward links
1160 that are expected by the <tt>ilist&lt;T&gt;</tt> (and analogous containers)
1161 in the default manner.</p>
1162
1163 <p><tt>ilist_node&lt;T&gt;</tt>s are meant to be embedded in the node type
1164 <tt>T</tt>, usually <tt>T</tt> publicly derives from
1165 <tt>ilist_node&lt;T&gt;</tt>.</p>
1166 </div>
1167
1168 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1169 <h4>
1170   <a name="dss_ilist_sentinel">Sentinels</a>
1171 </h4>
1172
1173 <div>
1174 <p><tt>ilist</tt>s have another specialty that must be considered. To be a good
1175 citizen in the C++ ecosystem, it needs to support the standard container
1176 operations, such as <tt>begin</tt> and <tt>end</tt> iterators, etc. Also, the
1177 <tt>operator--</tt> must work correctly on the <tt>end</tt> iterator in the
1178 case of non-empty <tt>ilist</tt>s.</p>
1179
1180 <p>The only sensible solution to this problem is to allocate a so-called
1181 <i>sentinel</i> along with the intrusive list, which serves as the <tt>end</tt>
1182 iterator, providing the back-link to the last element. However conforming to the
1183 C++ convention it is illegal to <tt>operator++</tt> beyond the sentinel and it
1184 also must not be dereferenced.</p>
1185
1186 <p>These constraints allow for some implementation freedom to the <tt>ilist</tt>
1187 how to allocate and store the sentinel. The corresponding policy is dictated
1188 by <tt>ilist_traits&lt;T&gt;</tt>. By default a <tt>T</tt> gets heap-allocated
1189 whenever the need for a sentinel arises.</p>
1190
1191 <p>While the default policy is sufficient in most cases, it may break down when
1192 <tt>T</tt> does not provide a default constructor. Also, in the case of many
1193 instances of <tt>ilist</tt>s, the memory overhead of the associated sentinels
1194 is wasted. To alleviate the situation with numerous and voluminous
1195 <tt>T</tt>-sentinels, sometimes a trick is employed, leading to <i>ghostly
1196 sentinels</i>.</p>
1197
1198 <p>Ghostly sentinels are obtained by specially-crafted <tt>ilist_traits&lt;T&gt;</tt>
1199 which superpose the sentinel with the <tt>ilist</tt> instance in memory. Pointer
1200 arithmetic is used to obtain the sentinel, which is relative to the
1201 <tt>ilist</tt>'s <tt>this</tt> pointer. The <tt>ilist</tt> is augmented by an
1202 extra pointer, which serves as the back-link of the sentinel. This is the only
1203 field in the ghostly sentinel which can be legally accessed.</p>
1204 </div>
1205
1206 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1207 <h4>
1208   <a name="dss_other">Other Sequential Container options</a>
1209 </h4>
1210
1211 <div>
1212 <p>Other STL containers are available, such as std::string.</p>
1213
1214 <p>There are also various STL adapter classes such as std::queue,
1215 std::priority_queue, std::stack, etc.  These provide simplified access to an
1216 underlying container but don't affect the cost of the container itself.</p>
1217
1218 </div>
1219 </div>
1220
1221 <!-- ======================================================================= -->
1222 <h3>
1223   <a name="ds_string">String-like containers</a>
1224 </h3>
1225
1226 <div>
1227
1228 <p>
1229 There are a variety of ways to pass around and use strings in C and C++, and
1230 LLVM adds a few new options to choose from.  Pick the first option on this list
1231 that will do what you need, they are ordered according to their relative cost.
1232 </p>
1233 <p>
1234 Note that is is generally preferred to <em>not</em> pass strings around as
1235 "<tt>const char*</tt>"'s.  These have a number of problems, including the fact
1236 that they cannot represent embedded nul ("\0") characters, and do not have a
1237 length available efficiently.  The general replacement for '<tt>const
1238 char*</tt>' is StringRef.
1239 </p>
1240
1241 <p>For more information on choosing string containers for APIs, please see
1242 <a href="#string_apis">Passing strings</a>.</p>
1243
1244
1245 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1246 <h4>
1247   <a name="dss_stringref">llvm/ADT/StringRef.h</a>
1248 </h4>
1249
1250 <div>
1251 <p>
1252 The StringRef class is a simple value class that contains a pointer to a
1253 character and a length, and is quite related to the <a
1254 href="#dss_arrayref">ArrayRef</a> class (but specialized for arrays of
1255 characters).  Because StringRef carries a length with it, it safely handles
1256 strings with embedded nul characters in it, getting the length does not require
1257 a strlen call, and it even has very convenient APIs for slicing and dicing the
1258 character range that it represents.
1259 </p>
1260
1261 <p>
1262 StringRef is ideal for passing simple strings around that are known to be live,
1263 either because they are C string literals, std::string, a C array, or a
1264 SmallVector.  Each of these cases has an efficient implicit conversion to
1265 StringRef, which doesn't result in a dynamic strlen being executed.
1266 </p>
1267
1268 <p>StringRef has a few major limitations which make more powerful string
1269 containers useful:</p>
1270
1271 <ol>
1272 <li>You cannot directly convert a StringRef to a 'const char*' because there is
1273 no way to add a trailing nul (unlike the .c_str() method on various stronger
1274 classes).</li>
1275
1276
1277 <li>StringRef doesn't own or keep alive the underlying string bytes.
1278 As such it can easily lead to dangling pointers, and is not suitable for
1279 embedding in datastructures in most cases (instead, use an std::string or
1280 something like that).</li>
1281
1282 <li>For the same reason, StringRef cannot be used as the return value of a
1283 method if the method "computes" the result string.  Instead, use
1284 std::string.</li>
1285
1286 <li>StringRef's do not allow you to mutate the pointed-to string bytes and it
1287 doesn't allow you to insert or remove bytes from the range.  For editing
1288 operations like this, it interoperates with the <a
1289 href="#dss_twine">Twine</a> class.</li>
1290 </ol>
1291
1292 <p>Because of its strengths and limitations, it is very common for a function to
1293 take a StringRef and for a method on an object to return a StringRef that
1294 points into some string that it owns.</p>
1295
1296 </div>
1297
1298 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1299 <h4>
1300   <a name="dss_twine">llvm/ADT/Twine.h</a>
1301 </h4>
1302
1303 <div>
1304   <p>
1305   The Twine class is used as an intermediary datatype for APIs that want to take
1306   a string that can be constructed inline with a series of concatenations.
1307   Twine works by forming recursive instances of the Twine datatype (a simple
1308   value object) on the stack as temporary objects, linking them together into a
1309   tree which is then linearized when the Twine is consumed.  Twine is only safe
1310   to use as the argument to a function, and should always be a const reference,
1311   e.g.:
1312   </p>
1313
1314   <pre>
1315     void foo(const Twine &amp;T);
1316     ...
1317     StringRef X = ...
1318     unsigned i = ...
1319     foo(X + "." + Twine(i));
1320   </pre>
1321
1322   <p>This example forms a string like "blarg.42" by concatenating the values
1323   together, and does not form intermediate strings containing "blarg" or
1324   "blarg.".
1325   </p>
1326
1327   <p>Because Twine is constructed with temporary objects on the stack, and
1328   because these instances are destroyed at the end of the current statement,
1329   it is an inherently dangerous API.  For example, this simple variant contains
1330   undefined behavior and will probably crash:</p>
1331
1332   <pre>
1333     void foo(const Twine &amp;T);
1334     ...
1335     StringRef X = ...
1336     unsigned i = ...
1337     const Twine &amp;Tmp = X + "." + Twine(i);
1338     foo(Tmp);
1339   </pre>
1340
1341   <p>... because the temporaries are destroyed before the call.  That said,
1342   Twine's are much more efficient than intermediate std::string temporaries, and
1343   they work really well with StringRef.  Just be aware of their limitations.</p>
1344
1345 </div>
1346
1347
1348 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1349 <h4>
1350   <a name="dss_smallstring">llvm/ADT/SmallString.h</a>
1351 </h4>
1352
1353 <div>
1354
1355 <p>SmallString is a subclass of <a href="#dss_smallvector">SmallVector</a> that
1356 adds some convenience APIs like += that takes StringRef's.  SmallString avoids
1357 allocating memory in the case when the preallocated space is enough to hold its
1358 data, and it calls back to general heap allocation when required.  Since it owns
1359 its data, it is very safe to use and supports full mutation of the string.</p>
1360
1361 <p>Like SmallVector's, the big downside to SmallString is their sizeof.  While
1362 they are optimized for small strings, they themselves are not particularly
1363 small.  This means that they work great for temporary scratch buffers on the
1364 stack, but should not generally be put into the heap: it is very rare to
1365 see a SmallString as the member of a frequently-allocated heap data structure
1366 or returned by-value.
1367 </p>
1368
1369 </div>
1370
1371 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1372 <h4>
1373   <a name="dss_stdstring">std::string</a>
1374 </h4>
1375
1376 <div>
1377
1378   <p>The standard C++ std::string class is a very general class that (like
1379   SmallString) owns its underlying data.  sizeof(std::string) is very reasonable
1380   so it can be embedded into heap data structures and returned by-value.
1381   On the other hand, std::string is highly inefficient for inline editing (e.g.
1382   concatenating a bunch of stuff together) and because it is provided by the
1383   standard library, its performance characteristics depend a lot of the host
1384   standard library (e.g. libc++ and MSVC provide a highly optimized string
1385   class, GCC contains a really slow implementation).
1386   </p>
1387
1388   <p>The major disadvantage of std::string is that almost every operation that
1389   makes them larger can allocate memory, which is slow.  As such, it is better
1390   to use SmallVector or Twine as a scratch buffer, but then use std::string to
1391   persist the result.</p>
1392
1393
1394 </div>
1395
1396 <!-- end of strings -->
1397 </div>
1398
1399
1400 <!-- ======================================================================= -->
1401 <h3>
1402   <a name="ds_set">Set-Like Containers (std::set, SmallSet, SetVector, etc)</a>
1403 </h3>
1404
1405 <div>
1406
1407 <p>Set-like containers are useful when you need to canonicalize multiple values
1408 into a single representation.  There are several different choices for how to do
1409 this, providing various trade-offs.</p>
1410
1411 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1412 <h4>
1413   <a name="dss_sortedvectorset">A sorted 'vector'</a>
1414 </h4>
1415
1416 <div>
1417
1418 <p>If you intend to insert a lot of elements, then do a lot of queries, a
1419 great approach is to use a vector (or other sequential container) with
1420 std::sort+std::unique to remove duplicates.  This approach works really well if
1421 your usage pattern has these two distinct phases (insert then query), and can be
1422 coupled with a good choice of <a href="#ds_sequential">sequential container</a>.
1423 </p>
1424
1425 <p>
1426 This combination provides the several nice properties: the result data is
1427 contiguous in memory (good for cache locality), has few allocations, is easy to
1428 address (iterators in the final vector are just indices or pointers), and can be
1429 efficiently queried with a standard binary or radix search.</p>
1430
1431 </div>
1432
1433 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1434 <h4>
1435   <a name="dss_smallset">"llvm/ADT/SmallSet.h"</a>
1436 </h4>
1437
1438 <div>
1439
1440 <p>If you have a set-like data structure that is usually small and whose elements
1441 are reasonably small, a <tt>SmallSet&lt;Type, N&gt;</tt> is a good choice.  This set
1442 has space for N elements in place (thus, if the set is dynamically smaller than
1443 N, no malloc traffic is required) and accesses them with a simple linear search.
1444 When the set grows beyond 'N' elements, it allocates a more expensive representation that
1445 guarantees efficient access (for most types, it falls back to std::set, but for
1446 pointers it uses something far better, <a
1447 href="#dss_smallptrset">SmallPtrSet</a>).</p>
1448
1449 <p>The magic of this class is that it handles small sets extremely efficiently,
1450 but gracefully handles extremely large sets without loss of efficiency.  The
1451 drawback is that the interface is quite small: it supports insertion, queries
1452 and erasing, but does not support iteration.</p>
1453
1454 </div>
1455
1456 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1457 <h4>
1458   <a name="dss_smallptrset">"llvm/ADT/SmallPtrSet.h"</a>
1459 </h4>
1460
1461 <div>
1462
1463 <p>SmallPtrSet has all the advantages of <tt>SmallSet</tt> (and a <tt>SmallSet</tt> of pointers is
1464 transparently implemented with a <tt>SmallPtrSet</tt>), but also supports iterators.  If
1465 more than 'N' insertions are performed, a single quadratically
1466 probed hash table is allocated and grows as needed, providing extremely
1467 efficient access (constant time insertion/deleting/queries with low constant
1468 factors) and is very stingy with malloc traffic.</p>
1469
1470 <p>Note that, unlike <tt>std::set</tt>, the iterators of <tt>SmallPtrSet</tt> are invalidated
1471 whenever an insertion occurs.  Also, the values visited by the iterators are not
1472 visited in sorted order.</p>
1473
1474 </div>
1475
1476 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1477 <h4>
1478   <a name="dss_denseset">"llvm/ADT/DenseSet.h"</a>
1479 </h4>
1480
1481 <div>
1482
1483 <p>
1484 DenseSet is a simple quadratically probed hash table.  It excels at supporting
1485 small values: it uses a single allocation to hold all of the pairs that
1486 are currently inserted in the set.  DenseSet is a great way to unique small
1487 values that are not simple pointers (use <a
1488 href="#dss_smallptrset">SmallPtrSet</a> for pointers).  Note that DenseSet has
1489 the same requirements for the value type that <a
1490 href="#dss_densemap">DenseMap</a> has.
1491 </p>
1492
1493 </div>
1494
1495 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1496 <h4>
1497   <a name="dss_sparseset">"llvm/ADT/SparseSet.h"</a>
1498 </h4>
1499
1500 <div>
1501
1502 <p>SparseSet holds a small number of objects identified by unsigned keys of
1503 moderate size. It uses a lot of memory, but provides operations that are
1504 almost as fast as a vector. Typical keys are physical registers, virtual
1505 registers, or numbered basic blocks.</p>
1506
1507 <p>SparseSet is useful for algorithms that need very fast clear/find/insert/erase
1508 and fast iteration over small sets.  It is not intended for building composite
1509 data structures.</p>
1510
1511 </div>
1512
1513 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1514 <h4>
1515   <a name="dss_FoldingSet">"llvm/ADT/FoldingSet.h"</a>
1516 </h4>
1517
1518 <div>
1519
1520 <p>
1521 FoldingSet is an aggregate class that is really good at uniquing
1522 expensive-to-create or polymorphic objects.  It is a combination of a chained
1523 hash table with intrusive links (uniqued objects are required to inherit from
1524 FoldingSetNode) that uses <a href="#dss_smallvector">SmallVector</a> as part of
1525 its ID process.</p>
1526
1527 <p>Consider a case where you want to implement a "getOrCreateFoo" method for
1528 a complex object (for example, a node in the code generator).  The client has a
1529 description of *what* it wants to generate (it knows the opcode and all the
1530 operands), but we don't want to 'new' a node, then try inserting it into a set
1531 only to find out it already exists, at which point we would have to delete it
1532 and return the node that already exists.
1533 </p>
1534
1535 <p>To support this style of client, FoldingSet perform a query with a
1536 FoldingSetNodeID (which wraps SmallVector) that can be used to describe the
1537 element that we want to query for.  The query either returns the element
1538 matching the ID or it returns an opaque ID that indicates where insertion should
1539 take place.  Construction of the ID usually does not require heap traffic.</p>
1540
1541 <p>Because FoldingSet uses intrusive links, it can support polymorphic objects
1542 in the set (for example, you can have SDNode instances mixed with LoadSDNodes).
1543 Because the elements are individually allocated, pointers to the elements are
1544 stable: inserting or removing elements does not invalidate any pointers to other
1545 elements.
1546 </p>
1547
1548 </div>
1549
1550 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1551 <h4>
1552   <a name="dss_set">&lt;set&gt;</a>
1553 </h4>
1554
1555 <div>
1556
1557 <p><tt>std::set</tt> is a reasonable all-around set class, which is decent at
1558 many things but great at nothing.  std::set allocates memory for each element
1559 inserted (thus it is very malloc intensive) and typically stores three pointers
1560 per element in the set (thus adding a large amount of per-element space
1561 overhead).  It offers guaranteed log(n) performance, which is not particularly
1562 fast from a complexity standpoint (particularly if the elements of the set are
1563 expensive to compare, like strings), and has extremely high constant factors for
1564 lookup, insertion and removal.</p>
1565
1566 <p>The advantages of std::set are that its iterators are stable (deleting or
1567 inserting an element from the set does not affect iterators or pointers to other
1568 elements) and that iteration over the set is guaranteed to be in sorted order.
1569 If the elements in the set are large, then the relative overhead of the pointers
1570 and malloc traffic is not a big deal, but if the elements of the set are small,
1571 std::set is almost never a good choice.</p>
1572
1573 </div>
1574
1575 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1576 <h4>
1577   <a name="dss_setvector">"llvm/ADT/SetVector.h"</a>
1578 </h4>
1579
1580 <div>
1581 <p>LLVM's SetVector&lt;Type&gt; is an adapter class that combines your choice of
1582 a set-like container along with a <a href="#ds_sequential">Sequential
1583 Container</a>.  The important property
1584 that this provides is efficient insertion with uniquing (duplicate elements are
1585 ignored) with iteration support.  It implements this by inserting elements into
1586 both a set-like container and the sequential container, using the set-like
1587 container for uniquing and the sequential container for iteration.
1588 </p>
1589
1590 <p>The difference between SetVector and other sets is that the order of
1591 iteration is guaranteed to match the order of insertion into the SetVector.
1592 This property is really important for things like sets of pointers.  Because
1593 pointer values are non-deterministic (e.g. vary across runs of the program on
1594 different machines), iterating over the pointers in the set will
1595 not be in a well-defined order.</p>
1596
1597 <p>
1598 The drawback of SetVector is that it requires twice as much space as a normal
1599 set and has the sum of constant factors from the set-like container and the
1600 sequential container that it uses.  Use it *only* if you need to iterate over
1601 the elements in a deterministic order.  SetVector is also expensive to delete
1602 elements out of (linear time), unless you use it's "pop_back" method, which is
1603 faster.
1604 </p>
1605
1606 <p><tt>SetVector</tt> is an adapter class that defaults to
1607    using <tt>std::vector</tt> and a size 16 <tt>SmallSet</tt> for the underlying
1608    containers, so it is quite expensive. However,
1609    <tt>"llvm/ADT/SetVector.h"</tt> also provides a <tt>SmallSetVector</tt>
1610    class, which defaults to using a <tt>SmallVector</tt> and <tt>SmallSet</tt>
1611    of a specified size. If you use this, and if your sets are dynamically
1612    smaller than <tt>N</tt>, you will save a lot of heap traffic.</p>
1613
1614 </div>
1615
1616 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1617 <h4>
1618   <a name="dss_uniquevector">"llvm/ADT/UniqueVector.h"</a>
1619 </h4>
1620
1621 <div>
1622
1623 <p>
1624 UniqueVector is similar to <a href="#dss_setvector">SetVector</a>, but it
1625 retains a unique ID for each element inserted into the set.  It internally
1626 contains a map and a vector, and it assigns a unique ID for each value inserted
1627 into the set.</p>
1628
1629 <p>UniqueVector is very expensive: its cost is the sum of the cost of
1630 maintaining both the map and vector, it has high complexity, high constant
1631 factors, and produces a lot of malloc traffic.  It should be avoided.</p>
1632
1633 </div>
1634
1635 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1636 <h4>
1637   <a name="dss_immutableset">"llvm/ADT/ImmutableSet.h"</a>
1638 </h4>
1639
1640 <div>
1641
1642 <p>
1643 ImmutableSet is an immutable (functional) set implementation based on an AVL
1644 tree.
1645 Adding or removing elements is done through a Factory object and results in the
1646 creation of a new ImmutableSet object.
1647 If an ImmutableSet already exists with the given contents, then the existing one
1648 is returned; equality is compared with a FoldingSetNodeID.
1649 The time and space complexity of add or remove operations is logarithmic in the
1650 size of the original set.
1651
1652 <p>
1653 There is no method for returning an element of the set, you can only check for
1654 membership.
1655
1656 </div>
1657
1658
1659 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1660 <h4>
1661   <a name="dss_otherset">Other Set-Like Container Options</a>
1662 </h4>
1663
1664 <div>
1665
1666 <p>
1667 The STL provides several other options, such as std::multiset and the various
1668 "hash_set" like containers (whether from C++ TR1 or from the SGI library). We
1669 never use hash_set and unordered_set because they are generally very expensive
1670 (each insertion requires a malloc) and very non-portable.
1671 </p>
1672
1673 <p>std::multiset is useful if you're not interested in elimination of
1674 duplicates, but has all the drawbacks of std::set.  A sorted vector (where you
1675 don't delete duplicate entries) or some other approach is almost always
1676 better.</p>
1677
1678 </div>
1679
1680 </div>
1681
1682 <!-- ======================================================================= -->
1683 <h3>
1684   <a name="ds_map">Map-Like Containers (std::map, DenseMap, etc)</a>
1685 </h3>
1686
1687 <div>
1688 Map-like containers are useful when you want to associate data to a key.  As
1689 usual, there are a lot of different ways to do this. :)
1690
1691 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1692 <h4>
1693   <a name="dss_sortedvectormap">A sorted 'vector'</a>
1694 </h4>
1695
1696 <div>
1697
1698 <p>
1699 If your usage pattern follows a strict insert-then-query approach, you can
1700 trivially use the same approach as <a href="#dss_sortedvectorset">sorted vectors
1701 for set-like containers</a>.  The only difference is that your query function
1702 (which uses std::lower_bound to get efficient log(n) lookup) should only compare
1703 the key, not both the key and value.  This yields the same advantages as sorted
1704 vectors for sets.
1705 </p>
1706 </div>
1707
1708 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1709 <h4>
1710   <a name="dss_stringmap">"llvm/ADT/StringMap.h"</a>
1711 </h4>
1712
1713 <div>
1714
1715 <p>
1716 Strings are commonly used as keys in maps, and they are difficult to support
1717 efficiently: they are variable length, inefficient to hash and compare when
1718 long, expensive to copy, etc.  StringMap is a specialized container designed to
1719 cope with these issues.  It supports mapping an arbitrary range of bytes to an
1720 arbitrary other object.</p>
1721
1722 <p>The StringMap implementation uses a quadratically-probed hash table, where
1723 the buckets store a pointer to the heap allocated entries (and some other
1724 stuff).  The entries in the map must be heap allocated because the strings are
1725 variable length.  The string data (key) and the element object (value) are
1726 stored in the same allocation with the string data immediately after the element
1727 object.  This container guarantees the "<tt>(char*)(&amp;Value+1)</tt>" points
1728 to the key string for a value.</p>
1729
1730 <p>The StringMap is very fast for several reasons: quadratic probing is very
1731 cache efficient for lookups, the hash value of strings in buckets is not
1732 recomputed when looking up an element, StringMap rarely has to touch the
1733 memory for unrelated objects when looking up a value (even when hash collisions
1734 happen), hash table growth does not recompute the hash values for strings
1735 already in the table, and each pair in the map is store in a single allocation
1736 (the string data is stored in the same allocation as the Value of a pair).</p>
1737
1738 <p>StringMap also provides query methods that take byte ranges, so it only ever
1739 copies a string if a value is inserted into the table.</p>
1740
1741 <p>StringMap iteratation order, however, is not guaranteed to be deterministic,
1742 so any uses which require that should instead use a std::map.</p>
1743 </div>
1744
1745 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1746 <h4>
1747   <a name="dss_indexedmap">"llvm/ADT/IndexedMap.h"</a>
1748 </h4>
1749
1750 <div>
1751 <p>
1752 IndexedMap is a specialized container for mapping small dense integers (or
1753 values that can be mapped to small dense integers) to some other type.  It is
1754 internally implemented as a vector with a mapping function that maps the keys to
1755 the dense integer range.
1756 </p>
1757
1758 <p>
1759 This is useful for cases like virtual registers in the LLVM code generator: they
1760 have a dense mapping that is offset by a compile-time constant (the first
1761 virtual register ID).</p>
1762
1763 </div>
1764
1765 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1766 <h4>
1767   <a name="dss_densemap">"llvm/ADT/DenseMap.h"</a>
1768 </h4>
1769
1770 <div>
1771
1772 <p>
1773 DenseMap is a simple quadratically probed hash table.  It excels at supporting
1774 small keys and values: it uses a single allocation to hold all of the pairs that
1775 are currently inserted in the map.  DenseMap is a great way to map pointers to
1776 pointers, or map other small types to each other.
1777 </p>
1778
1779 <p>
1780 There are several aspects of DenseMap that you should be aware of, however.  The
1781 iterators in a DenseMap are invalidated whenever an insertion occurs, unlike
1782 map.  Also, because DenseMap allocates space for a large number of key/value
1783 pairs (it starts with 64 by default), it will waste a lot of space if your keys
1784 or values are large.  Finally, you must implement a partial specialization of
1785 DenseMapInfo for the key that you want, if it isn't already supported.  This
1786 is required to tell DenseMap about two special marker values (which can never be
1787 inserted into the map) that it needs internally.</p>
1788
1789 <p>
1790 DenseMap's find_as() method supports lookup operations using an alternate key
1791 type. This is useful in cases where the normal key type is expensive to
1792 construct, but cheap to compare against. The DenseMapInfo is responsible for
1793 defining the appropriate comparison and hashing methods for each alternate
1794 key type used.
1795 </p>
1796
1797 </div>
1798
1799 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1800 <h4>
1801   <a name="dss_valuemap">"llvm/ADT/ValueMap.h"</a>
1802 </h4>
1803
1804 <div>
1805
1806 <p>
1807 ValueMap is a wrapper around a <a href="#dss_densemap">DenseMap</a> mapping
1808 Value*s (or subclasses) to another type.  When a Value is deleted or RAUW'ed,
1809 ValueMap will update itself so the new version of the key is mapped to the same
1810 value, just as if the key were a WeakVH.  You can configure exactly how this
1811 happens, and what else happens on these two events, by passing
1812 a <code>Config</code> parameter to the ValueMap template.</p>
1813
1814 </div>
1815
1816 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1817 <h4>
1818   <a name="dss_multiimplmap">"llvm/ADT/MultiImplMap.h"</a>
1819 </h4>
1820
1821 <div>
1822
1823 <p>
1824 MultiImplMap is map that has two modes, one for small amount of elements and
1825 one for big amount. User should set map implementation for both of them.
1826 User also should set the maximum possible number of elements for small mode.
1827 </p>
1828
1829 <p>
1830 If user want to use MultiImplMap instead of
1831 <a href="#dss_densemap">DenseMap</a>, he should pass template parameter
1832 DenseMapCompatible = true. Note, that in this case map implementations
1833 should present additional DenseMap specific methods (see below):
1834 <code>isPointerIntoBucketsArray</code>, <code>getPointerIntoBucketsArray</code>
1835 and <code>FindAndConstruct</code>.
1836 </p>
1837
1838 <p>
1839 Initially MultiImplMap uses small mode and small map implementation. It
1840 triggered to the big mode when the number of contained elements exceeds
1841 maximum possible elements for small mode.
1842 </p>
1843
1844 </div>
1845
1846 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1847 <h4>
1848   <a name="dss_flatarraymap">"llvm/ADT/FlatArrayMap.h"</a>
1849 </h4>
1850
1851 <div>
1852
1853 <p>
1854 FlatArrayMap optimized for small amount of elements. It uses flat array
1855 implementation inside:
1856 </p>
1857 <pre>[ key0, value0, key1, value1, ... keyN, valueN ]</pre>
1858
1859
1860 <p>
1861 User should pass key type, mapped type (type of value), and maximum
1862 number of elements.
1863 </p>
1864
1865 <p>
1866 After maximum number of elements is reached, map declines any further
1867 attempts to insert new elements ("insert" method returns &#60;end(),
1868 false&#62;).
1869 </p>
1870
1871 <p>
1872 FlatArrayMap has interface that is compatible with
1873 <a href="#dss_densemap">DenseMap</a>, so user can replace it with DenseMap
1874 without any code changing and vice versa.
1875 </p>
1876
1877 </div>
1878
1879 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1880 <h4>
1881   <a name="dss_smallmap">"llvm/ADT/SmallMap.h"</a>
1882 </h4>
1883
1884 <div>
1885
1886 <p>
1887 SmallMap is wrapper around <a href="#dss_multiimplmap">MultiImplMap</a>.
1888 It uses <a href="#dss_flatarraymap">FlatArrayMap</a> for small mode, and
1889 <a href="#dss_densemap">DenseMap</a> for big mode.
1890 </p>
1891
1892 </div>
1893
1894 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1895 <h4>
1896   <a name="dss_intervalmap">"llvm/ADT/IntervalMap.h"</a>
1897 </h4>
1898
1899 <div>
1900
1901 <p> IntervalMap is a compact map for small keys and values. It maps key
1902 intervals instead of single keys, and it will automatically coalesce adjacent
1903 intervals. When then map only contains a few intervals, they are stored in the
1904 map object itself to avoid allocations.</p>
1905
1906 <p> The IntervalMap iterators are quite big, so they should not be passed around
1907 as STL iterators. The heavyweight iterators allow a smaller data structure.</p>
1908
1909 </div>
1910
1911 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1912 <h4>
1913   <a name="dss_map">&lt;map&gt;</a>
1914 </h4>
1915
1916 <div>
1917
1918 <p>
1919 std::map has similar characteristics to <a href="#dss_set">std::set</a>: it uses
1920 a single allocation per pair inserted into the map, it offers log(n) lookup with
1921 an extremely large constant factor, imposes a space penalty of 3 pointers per
1922 pair in the map, etc.</p>
1923
1924 <p>std::map is most useful when your keys or values are very large, if you need
1925 to iterate over the collection in sorted order, or if you need stable iterators
1926 into the map (i.e. they don't get invalidated if an insertion or deletion of
1927 another element takes place).</p>
1928
1929 </div>
1930
1931 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1932 <h4>
1933   <a name="dss_inteqclasses">"llvm/ADT/IntEqClasses.h"</a>
1934 </h4>
1935
1936 <div>
1937
1938 <p>IntEqClasses provides a compact representation of equivalence classes of
1939 small integers. Initially, each integer in the range 0..n-1 has its own
1940 equivalence class. Classes can be joined by passing two class representatives to
1941 the join(a, b) method. Two integers are in the same class when findLeader()
1942 returns the same representative.</p>
1943
1944 <p>Once all equivalence classes are formed, the map can be compressed so each
1945 integer 0..n-1 maps to an equivalence class number in the range 0..m-1, where m
1946 is the total number of equivalence classes. The map must be uncompressed before
1947 it can be edited again.</p>
1948
1949 </div>
1950
1951 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1952 <h4>
1953   <a name="dss_immutablemap">"llvm/ADT/ImmutableMap.h"</a>
1954 </h4>
1955
1956 <div>
1957
1958 <p>
1959 ImmutableMap is an immutable (functional) map implementation based on an AVL
1960 tree.
1961 Adding or removing elements is done through a Factory object and results in the
1962 creation of a new ImmutableMap object.
1963 If an ImmutableMap already exists with the given key set, then the existing one
1964 is returned; equality is compared with a FoldingSetNodeID.
1965 The time and space complexity of add or remove operations is logarithmic in the
1966 size of the original map.
1967
1968 </div>
1969
1970 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1971 <h4>
1972   <a name="dss_othermap">Other Map-Like Container Options</a>
1973 </h4>
1974
1975 <div>
1976
1977 <p>
1978 The STL provides several other options, such as std::multimap and the various
1979 "hash_map" like containers (whether from C++ TR1 or from the SGI library). We
1980 never use hash_set and unordered_set because they are generally very expensive
1981 (each insertion requires a malloc) and very non-portable.</p>
1982
1983 <p>std::multimap is useful if you want to map a key to multiple values, but has
1984 all the drawbacks of std::map.  A sorted vector or some other approach is almost
1985 always better.</p>
1986
1987 </div>
1988
1989 </div>
1990
1991 <!-- ======================================================================= -->
1992 <h3>
1993   <a name="ds_bit">Bit storage containers (BitVector, SparseBitVector)</a>
1994 </h3>
1995
1996 <div>
1997 <p>Unlike the other containers, there are only two bit storage containers, and
1998 choosing when to use each is relatively straightforward.</p>
1999
2000 <p>One additional option is
2001 <tt>std::vector&lt;bool&gt;</tt>: we discourage its use for two reasons 1) the
2002 implementation in many common compilers (e.g. commonly available versions of
2003 GCC) is extremely inefficient and 2) the C++ standards committee is likely to
2004 deprecate this container and/or change it significantly somehow.  In any case,
2005 please don't use it.</p>
2006
2007 <!-- _______________________________________________________________________ -->
2008 <h4>
2009   <a name="dss_bitvector">BitVector</a>
2010 </h4>
2011
2012 <div>
2013 <p> The BitVector container provides a dynamic size set of bits for manipulation.
2014 It supports individual bit setting/testing, as well as set operations.  The set
2015 operations take time O(size of bitvector), but operations are performed one word
2016 at a time, instead of one bit at a time.  This makes the BitVector very fast for
2017 set operations compared to other containers.  Use the BitVector when you expect
2018 the number of set bits to be high (IE a dense set).
2019 </p>
2020 </div>
2021
2022 <!-- _______________________________________________________________________ -->
2023 <h4>
2024   <a name="dss_smallbitvector">SmallBitVector</a>
2025 </h4>
2026
2027 <div>
2028 <p> The SmallBitVector container provides the same interface as BitVector, but
2029 it is optimized for the case where only a small number of bits, less than
2030 25 or so, are needed. It also transparently supports larger bit counts, but
2031 slightly less efficiently than a plain BitVector, so SmallBitVector should
2032 only be used when larger counts are rare.
2033 </p>
2034
2035 <p>
2036 At this time, SmallBitVector does not support set operations (and, or, xor),
2037 and its operator[] does not provide an assignable lvalue.
2038 </p>
2039 </div>
2040
2041 <!-- _______________________________________________________________________ -->
2042 <h4>
2043   <a name="dss_sparsebitvector">SparseBitVector</a>
2044 </h4>
2045
2046 <div>
2047 <p> The SparseBitVector container is much like BitVector, with one major
2048 difference: Only the bits that are set, are stored.  This makes the
2049 SparseBitVector much more space efficient than BitVector when the set is sparse,
2050 as well as making set operations O(number of set bits) instead of O(size of
2051 universe).  The downside to the SparseBitVector is that setting and testing of random bits is O(N), and on large SparseBitVectors, this can be slower than BitVector. In our implementation, setting or testing bits in sorted order
2052 (either forwards or reverse) is O(1) worst case.  Testing and setting bits within 128 bits (depends on size) of the current bit is also O(1).  As a general statement, testing/setting bits in a SparseBitVector is O(distance away from last set bit).
2053 </p>
2054 </div>
2055
2056 </div>
2057
2058 </div>
2059
2060 <!-- *********************************************************************** -->
2061 <h2>
2062   <a name="common">Helpful Hints for Common Operations</a>
2063 </h2>
2064 <!-- *********************************************************************** -->
2065
2066 <div>
2067
2068 <p>This section describes how to perform some very simple transformations of
2069 LLVM code.  This is meant to give examples of common idioms used, showing the
2070 practical side of LLVM transformations.  <p> Because this is a "how-to" section,
2071 you should also read about the main classes that you will be working with.  The
2072 <a href="#coreclasses">Core LLVM Class Hierarchy Reference</a> contains details
2073 and descriptions of the main classes that you should know about.</p>
2074
2075 <!-- NOTE: this section should be heavy on example code -->
2076 <!-- ======================================================================= -->
2077 <h3>
2078   <a name="inspection">Basic Inspection and Traversal Routines</a>
2079 </h3>
2080
2081 <div>
2082
2083 <p>The LLVM compiler infrastructure have many different data structures that may
2084 be traversed.  Following the example of the C++ standard template library, the
2085 techniques used to traverse these various data structures are all basically the
2086 same.  For a enumerable sequence of values, the <tt>XXXbegin()</tt> function (or
2087 method) returns an iterator to the start of the sequence, the <tt>XXXend()</tt>
2088 function returns an iterator pointing to one past the last valid element of the
2089 sequence, and there is some <tt>XXXiterator</tt> data type that is common
2090 between the two operations.</p>
2091
2092 <p>Because the pattern for iteration is common across many different aspects of
2093 the program representation, the standard template library algorithms may be used
2094 on them, and it is easier to remember how to iterate. First we show a few common
2095 examples of the data structures that need to be traversed.  Other data
2096 structures are traversed in very similar ways.</p>
2097
2098 <!-- _______________________________________________________________________ -->
2099 <h4>
2100   <a name="iterate_function">Iterating over the </a><a
2101   href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s in a <a
2102   href="#Function"><tt>Function</tt></a>
2103 </h4>
2104
2105 <div>
2106
2107 <p>It's quite common to have a <tt>Function</tt> instance that you'd like to
2108 transform in some way; in particular, you'd like to manipulate its
2109 <tt>BasicBlock</tt>s.  To facilitate this, you'll need to iterate over all of
2110 the <tt>BasicBlock</tt>s that constitute the <tt>Function</tt>. The following is
2111 an example that prints the name of a <tt>BasicBlock</tt> and the number of
2112 <tt>Instruction</tt>s it contains:</p>
2113
2114 <div class="doc_code">
2115 <pre>
2116 // <i>func is a pointer to a Function instance</i>
2117 for (Function::iterator i = func-&gt;begin(), e = func-&gt;end(); i != e; ++i)
2118   // <i>Print out the name of the basic block if it has one, and then the</i>
2119   // <i>number of instructions that it contains</i>
2120   errs() &lt;&lt; "Basic block (name=" &lt;&lt; i-&gt;getName() &lt;&lt; ") has "
2121              &lt;&lt; i-&gt;size() &lt;&lt; " instructions.\n";
2122 </pre>
2123 </div>
2124
2125 <p>Note that i can be used as if it were a pointer for the purposes of
2126 invoking member functions of the <tt>Instruction</tt> class.  This is
2127 because the indirection operator is overloaded for the iterator
2128 classes.  In the above code, the expression <tt>i-&gt;size()</tt> is
2129 exactly equivalent to <tt>(*i).size()</tt> just like you'd expect.</p>
2130
2131 </div>
2132
2133 <!-- _______________________________________________________________________ -->
2134 <h4>
2135   <a name="iterate_basicblock">Iterating over the </a><a
2136   href="#Instruction"><tt>Instruction</tt></a>s in a <a
2137   href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>
2138 </h4>
2139
2140 <div>
2141
2142 <p>Just like when dealing with <tt>BasicBlock</tt>s in <tt>Function</tt>s, it's
2143 easy to iterate over the individual instructions that make up
2144 <tt>BasicBlock</tt>s. Here's a code snippet that prints out each instruction in
2145 a <tt>BasicBlock</tt>:</p>
2146
2147 <div class="doc_code">
2148 <pre>
2149 // <i>blk is a pointer to a BasicBlock instance</i>
2150 for (BasicBlock::iterator i = blk-&gt;begin(), e = blk-&gt;end(); i != e; ++i)
2151    // <i>The next statement works since operator&lt;&lt;(ostream&amp;,...)</i>
2152    // <i>is overloaded for Instruction&amp;</i>
2153    errs() &lt;&lt; *i &lt;&lt; "\n";
2154 </pre>
2155 </div>
2156
2157 <p>However, this isn't really the best way to print out the contents of a
2158 <tt>BasicBlock</tt>!  Since the ostream operators are overloaded for virtually
2159 anything you'll care about, you could have just invoked the print routine on the
2160 basic block itself: <tt>errs() &lt;&lt; *blk &lt;&lt; "\n";</tt>.</p>
2161
2162 </div>
2163
2164 <!-- _______________________________________________________________________ -->
2165 <h4>
2166   <a name="iterate_institer">Iterating over the </a><a
2167   href="#Instruction"><tt>Instruction</tt></a>s in a <a
2168   href="#Function"><tt>Function</tt></a>
2169 </h4>
2170
2171 <div>
2172
2173 <p>If you're finding that you commonly iterate over a <tt>Function</tt>'s
2174 <tt>BasicBlock</tt>s and then that <tt>BasicBlock</tt>'s <tt>Instruction</tt>s,
2175 <tt>InstIterator</tt> should be used instead. You'll need to include <a
2176 href="/doxygen/InstIterator_8h-source.html"><tt>llvm/Support/InstIterator.h</tt></a>,
2177 and then instantiate <tt>InstIterator</tt>s explicitly in your code.  Here's a
2178 small example that shows how to dump all instructions in a function to the standard error stream:<p>
2179
2180 <div class="doc_code">
2181 <pre>
2182 #include "<a href="/doxygen/InstIterator_8h-source.html">llvm/Support/InstIterator.h</a>"
2183
2184 // <i>F is a pointer to a Function instance</i>
2185 for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
2186   errs() &lt;&lt; *I &lt;&lt; "\n";
2187 </pre>
2188 </div>
2189
2190 <p>Easy, isn't it?  You can also use <tt>InstIterator</tt>s to fill a
2191 work list with its initial contents.  For example, if you wanted to
2192 initialize a work list to contain all instructions in a <tt>Function</tt>
2193 F, all you would need to do is something like:</p>
2194
2195 <div class="doc_code">
2196 <pre>
2197 std::set&lt;Instruction*&gt; worklist;
2198 // or better yet, SmallPtrSet&lt;Instruction*, 64&gt; worklist;
2199
2200 for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
2201    worklist.insert(&amp;*I);
2202 </pre>
2203 </div>
2204
2205 <p>The STL set <tt>worklist</tt> would now contain all instructions in the
2206 <tt>Function</tt> pointed to by F.</p>
2207
2208 </div>
2209
2210 <!-- _______________________________________________________________________ -->
2211 <h4>
2212   <a name="iterate_convert">Turning an iterator into a class pointer (and
2213   vice-versa)</a>
2214 </h4>
2215
2216 <div>
2217
2218 <p>Sometimes, it'll be useful to grab a reference (or pointer) to a class
2219 instance when all you've got at hand is an iterator.  Well, extracting
2220 a reference or a pointer from an iterator is very straight-forward.
2221 Assuming that <tt>i</tt> is a <tt>BasicBlock::iterator</tt> and <tt>j</tt>
2222 is a <tt>BasicBlock::const_iterator</tt>:</p>
2223
2224 <div class="doc_code">
2225 <pre>
2226 Instruction&amp; inst = *i;   // <i>Grab reference to instruction reference</i>
2227 Instruction* pinst = &amp;*i; // <i>Grab pointer to instruction reference</i>
2228 const Instruction&amp; inst = *j;
2229 </pre>
2230 </div>
2231
2232 <p>However, the iterators you'll be working with in the LLVM framework are
2233 special: they will automatically convert to a ptr-to-instance type whenever they
2234 need to.  Instead of dereferencing the iterator and then taking the address of
2235 the result, you can simply assign the iterator to the proper pointer type and
2236 you get the dereference and address-of operation as a result of the assignment
2237 (behind the scenes, this is a result of overloading casting mechanisms).  Thus
2238 the last line of the last example,</p>
2239
2240 <div class="doc_code">
2241 <pre>
2242 Instruction *pinst = &amp;*i;
2243 </pre>
2244 </div>
2245
2246 <p>is semantically equivalent to</p>
2247
2248 <div class="doc_code">
2249 <pre>
2250 Instruction *pinst = i;
2251 </pre>
2252 </div>
2253
2254 <p>It's also possible to turn a class pointer into the corresponding iterator,
2255 and this is a constant time operation (very efficient).  The following code
2256 snippet illustrates use of the conversion constructors provided by LLVM
2257 iterators.  By using these, you can explicitly grab the iterator of something
2258 without actually obtaining it via iteration over some structure:</p>
2259
2260 <div class="doc_code">
2261 <pre>
2262 void printNextInstruction(Instruction* inst) {
2263   BasicBlock::iterator it(inst);
2264   ++it; // <i>After this line, it refers to the instruction after *inst</i>
2265   if (it != inst-&gt;getParent()-&gt;end()) errs() &lt;&lt; *it &lt;&lt; "\n";
2266 }
2267 </pre>
2268 </div>
2269
2270 <p>Unfortunately, these implicit conversions come at a cost; they prevent
2271 these iterators from conforming to standard iterator conventions, and thus
2272 from being usable with standard algorithms and containers. For example, they
2273 prevent the following code, where <tt>B</tt> is a <tt>BasicBlock</tt>,
2274 from compiling:</p>
2275
2276 <div class="doc_code">
2277 <pre>
2278   llvm::SmallVector&lt;llvm::Instruction *, 16&gt;(B-&gt;begin(), B-&gt;end());
2279 </pre>
2280 </div>
2281
2282 <p>Because of this, these implicit conversions may be removed some day,
2283 and <tt>operator*</tt> changed to return a pointer instead of a reference.</p>
2284
2285 </div>
2286
2287 <!--_______________________________________________________________________-->
2288 <h4>
2289   <a name="iterate_complex">Finding call sites: a slightly more complex
2290   example</a>
2291 </h4>
2292
2293 <div>
2294
2295 <p>Say that you're writing a FunctionPass and would like to count all the
2296 locations in the entire module (that is, across every <tt>Function</tt>) where a
2297 certain function (i.e., some <tt>Function</tt>*) is already in scope.  As you'll
2298 learn later, you may want to use an <tt>InstVisitor</tt> to accomplish this in a
2299 much more straight-forward manner, but this example will allow us to explore how
2300 you'd do it if you didn't have <tt>InstVisitor</tt> around. In pseudo-code, this
2301 is what we want to do:</p>
2302
2303 <div class="doc_code">
2304 <pre>
2305 initialize callCounter to zero
2306 for each Function f in the Module
2307   for each BasicBlock b in f
2308     for each Instruction i in b
2309       if (i is a CallInst and calls the given function)
2310         increment callCounter
2311 </pre>
2312 </div>
2313
2314 <p>And the actual code is (remember, because we're writing a
2315 <tt>FunctionPass</tt>, our <tt>FunctionPass</tt>-derived class simply has to
2316 override the <tt>runOnFunction</tt> method):</p>
2317
2318 <div class="doc_code">
2319 <pre>
2320 Function* targetFunc = ...;
2321
2322 class OurFunctionPass : public FunctionPass {
2323   public:
2324     OurFunctionPass(): callCounter(0) { }
2325
2326     virtual runOnFunction(Function&amp; F) {
2327       for (Function::iterator b = F.begin(), be = F.end(); b != be; ++b) {
2328         for (BasicBlock::iterator i = b-&gt;begin(), ie = b-&gt;end(); i != ie; ++i) {
2329           if (<a href="#CallInst">CallInst</a>* callInst = <a href="#isa">dyn_cast</a>&lt;<a
2330  href="#CallInst">CallInst</a>&gt;(&amp;*i)) {
2331             // <i>We know we've encountered a call instruction, so we</i>
2332             // <i>need to determine if it's a call to the</i>
2333             // <i>function pointed to by m_func or not.</i>
2334             if (callInst-&gt;getCalledFunction() == targetFunc)
2335               ++callCounter;
2336           }
2337         }
2338       }
2339     }
2340
2341   private:
2342     unsigned callCounter;
2343 };
2344 </pre>
2345 </div>
2346
2347 </div>
2348
2349 <!--_______________________________________________________________________-->
2350 <h4>
2351   <a name="calls_and_invokes">Treating calls and invokes the same way</a>
2352 </h4>
2353
2354 <div>
2355
2356 <p>You may have noticed that the previous example was a bit oversimplified in
2357 that it did not deal with call sites generated by 'invoke' instructions. In
2358 this, and in other situations, you may find that you want to treat
2359 <tt>CallInst</tt>s and <tt>InvokeInst</tt>s the same way, even though their
2360 most-specific common base class is <tt>Instruction</tt>, which includes lots of
2361 less closely-related things. For these cases, LLVM provides a handy wrapper
2362 class called <a
2363 href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1CallSite.html"><tt>CallSite</tt></a>.
2364 It is essentially a wrapper around an <tt>Instruction</tt> pointer, with some
2365 methods that provide functionality common to <tt>CallInst</tt>s and
2366 <tt>InvokeInst</tt>s.</p>
2367
2368 <p>This class has "value semantics": it should be passed by value, not by
2369 reference and it should not be dynamically allocated or deallocated using
2370 <tt>operator new</tt> or <tt>operator delete</tt>. It is efficiently copyable,
2371 assignable and constructable, with costs equivalents to that of a bare pointer.
2372 If you look at its definition, it has only a single pointer member.</p>
2373
2374 </div>
2375
2376 <!--_______________________________________________________________________-->
2377 <h4>
2378   <a name="iterate_chains">Iterating over def-use &amp; use-def chains</a>
2379 </h4>
2380
2381 <div>
2382
2383 <p>Frequently, we might have an instance of the <a
2384 href="/doxygen/classllvm_1_1Value.html">Value Class</a> and we want to
2385 determine which <tt>User</tt>s use the <tt>Value</tt>.  The list of all
2386 <tt>User</tt>s of a particular <tt>Value</tt> is called a <i>def-use</i> chain.
2387 For example, let's say we have a <tt>Function*</tt> named <tt>F</tt> to a
2388 particular function <tt>foo</tt>. Finding all of the instructions that
2389 <i>use</i> <tt>foo</tt> is as simple as iterating over the <i>def-use</i> chain
2390 of <tt>F</tt>:</p>
2391
2392 <div class="doc_code">
2393 <pre>
2394 Function *F = ...;
2395
2396 for (Value::use_iterator i = F-&gt;use_begin(), e = F-&gt;use_end(); i != e; ++i)
2397   if (Instruction *Inst = dyn_cast&lt;Instruction&gt;(*i)) {
2398     errs() &lt;&lt; "F is used in instruction:\n";
2399     errs() &lt;&lt; *Inst &lt;&lt; "\n";
2400   }
2401 </pre>
2402 </div>
2403
2404 <p>Note that dereferencing a <tt>Value::use_iterator</tt> is not a very cheap
2405 operation. Instead of performing <tt>*i</tt> above several times, consider
2406 doing it only once in the loop body and reusing its result.</p>
2407
2408 <p>Alternatively, it's common to have an instance of the <a
2409 href="/doxygen/classllvm_1_1User.html">User Class</a> and need to know what
2410 <tt>Value</tt>s are used by it.  The list of all <tt>Value</tt>s used by a
2411 <tt>User</tt> is known as a <i>use-def</i> chain.  Instances of class
2412 <tt>Instruction</tt> are common <tt>User</tt>s, so we might want to iterate over
2413 all of the values that a particular instruction uses (that is, the operands of
2414 the particular <tt>Instruction</tt>):</p>
2415
2416 <div class="doc_code">
2417 <pre>
2418 Instruction *pi = ...;
2419
2420 for (User::op_iterator i = pi-&gt;op_begin(), e = pi-&gt;op_end(); i != e; ++i) {
2421   Value *v = *i;
2422   // <i>...</i>
2423 }
2424 </pre>
2425 </div>
2426
2427 <p>Declaring objects as <tt>const</tt> is an important tool of enforcing
2428 mutation free algorithms (such as analyses, etc.). For this purpose above
2429 iterators come in constant flavors as <tt>Value::const_use_iterator</tt>
2430 and <tt>Value::const_op_iterator</tt>.  They automatically arise when
2431 calling <tt>use/op_begin()</tt> on <tt>const Value*</tt>s or
2432 <tt>const User*</tt>s respectively.  Upon dereferencing, they return
2433 <tt>const Use*</tt>s. Otherwise the above patterns remain unchanged.</p>
2434
2435 </div>
2436
2437 <!--_______________________________________________________________________-->
2438 <h4>
2439   <a name="iterate_preds">Iterating over predecessors &amp;
2440 successors of blocks</a>
2441 </h4>
2442
2443 <div>
2444
2445 <p>Iterating over the predecessors and successors of a block is quite easy
2446 with the routines defined in <tt>"llvm/Support/CFG.h"</tt>.  Just use code like
2447 this to iterate over all predecessors of BB:</p>
2448
2449 <div class="doc_code">
2450 <pre>
2451 #include "llvm/Support/CFG.h"
2452 BasicBlock *BB = ...;
2453
2454 for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2455   BasicBlock *Pred = *PI;
2456   // <i>...</i>
2457 }
2458 </pre>
2459 </div>
2460
2461 <p>Similarly, to iterate over successors use
2462 succ_iterator/succ_begin/succ_end.</p>
2463
2464 </div>
2465
2466 </div>
2467
2468 <!-- ======================================================================= -->
2469 <h3>
2470   <a name="simplechanges">Making simple changes</a>
2471 </h3>
2472
2473 <div>
2474
2475 <p>There are some primitive transformation operations present in the LLVM
2476 infrastructure that are worth knowing about.  When performing
2477 transformations, it's fairly common to manipulate the contents of basic
2478 blocks. This section describes some of the common methods for doing so
2479 and gives example code.</p>
2480
2481 <!--_______________________________________________________________________-->
2482 <h4>
2483   <a name="schanges_creating">Creating and inserting new
2484   <tt>Instruction</tt>s</a>
2485 </h4>
2486
2487 <div>
2488
2489 <p><i>Instantiating Instructions</i></p>
2490
2491 <p>Creation of <tt>Instruction</tt>s is straight-forward: simply call the
2492 constructor for the kind of instruction to instantiate and provide the necessary
2493 parameters. For example, an <tt>AllocaInst</tt> only <i>requires</i> a
2494 (const-ptr-to) <tt>Type</tt>. Thus:</p>
2495
2496 <div class="doc_code">
2497 <pre>
2498 AllocaInst* ai = new AllocaInst(Type::Int32Ty);
2499 </pre>
2500 </div>
2501
2502 <p>will create an <tt>AllocaInst</tt> instance that represents the allocation of
2503 one integer in the current stack frame, at run time. Each <tt>Instruction</tt>
2504 subclass is likely to have varying default parameters which change the semantics
2505 of the instruction, so refer to the <a
2506 href="/doxygen/classllvm_1_1Instruction.html">doxygen documentation for the subclass of
2507 Instruction</a> that you're interested in instantiating.</p>
2508
2509 <p><i>Naming values</i></p>
2510
2511 <p>It is very useful to name the values of instructions when you're able to, as
2512 this facilitates the debugging of your transformations.  If you end up looking
2513 at generated LLVM machine code, you definitely want to have logical names
2514 associated with the results of instructions!  By supplying a value for the
2515 <tt>Name</tt> (default) parameter of the <tt>Instruction</tt> constructor, you
2516 associate a logical name with the result of the instruction's execution at
2517 run time.  For example, say that I'm writing a transformation that dynamically
2518 allocates space for an integer on the stack, and that integer is going to be
2519 used as some kind of index by some other code.  To accomplish this, I place an
2520 <tt>AllocaInst</tt> at the first point in the first <tt>BasicBlock</tt> of some
2521 <tt>Function</tt>, and I'm intending to use it within the same
2522 <tt>Function</tt>. I might do:</p>
2523
2524 <div class="doc_code">
2525 <pre>
2526 AllocaInst* pa = new AllocaInst(Type::Int32Ty, 0, "indexLoc");
2527 </pre>
2528 </div>
2529
2530 <p>where <tt>indexLoc</tt> is now the logical name of the instruction's
2531 execution value, which is a pointer to an integer on the run time stack.</p>
2532
2533 <p><i>Inserting instructions</i></p>
2534
2535 <p>There are essentially two ways to insert an <tt>Instruction</tt>
2536 into an existing sequence of instructions that form a <tt>BasicBlock</tt>:</p>
2537
2538 <ul>
2539   <li>Insertion into an explicit instruction list
2540
2541     <p>Given a <tt>BasicBlock* pb</tt>, an <tt>Instruction* pi</tt> within that
2542     <tt>BasicBlock</tt>, and a newly-created instruction we wish to insert
2543     before <tt>*pi</tt>, we do the following: </p>
2544
2545 <div class="doc_code">
2546 <pre>
2547 BasicBlock *pb = ...;
2548 Instruction *pi = ...;
2549 Instruction *newInst = new Instruction(...);
2550
2551 pb-&gt;getInstList().insert(pi, newInst); // <i>Inserts newInst before pi in pb</i>
2552 </pre>
2553 </div>
2554
2555     <p>Appending to the end of a <tt>BasicBlock</tt> is so common that
2556     the <tt>Instruction</tt> class and <tt>Instruction</tt>-derived
2557     classes provide constructors which take a pointer to a
2558     <tt>BasicBlock</tt> to be appended to. For example code that
2559     looked like: </p>
2560
2561 <div class="doc_code">
2562 <pre>
2563 BasicBlock *pb = ...;
2564 Instruction *newInst = new Instruction(...);
2565
2566 pb-&gt;getInstList().push_back(newInst); // <i>Appends newInst to pb</i>
2567 </pre>
2568 </div>
2569
2570     <p>becomes: </p>
2571
2572 <div class="doc_code">
2573 <pre>
2574 BasicBlock *pb = ...;
2575 Instruction *newInst = new Instruction(..., pb);
2576 </pre>
2577 </div>
2578
2579     <p>which is much cleaner, especially if you are creating
2580     long instruction streams.</p></li>
2581
2582   <li>Insertion into an implicit instruction list
2583
2584     <p><tt>Instruction</tt> instances that are already in <tt>BasicBlock</tt>s
2585     are implicitly associated with an existing instruction list: the instruction
2586     list of the enclosing basic block. Thus, we could have accomplished the same
2587     thing as the above code without being given a <tt>BasicBlock</tt> by doing:
2588     </p>
2589
2590 <div class="doc_code">
2591 <pre>
2592 Instruction *pi = ...;
2593 Instruction *newInst = new Instruction(...);
2594
2595 pi-&gt;getParent()-&gt;getInstList().insert(pi, newInst);
2596 </pre>
2597 </div>
2598
2599     <p>In fact, this sequence of steps occurs so frequently that the
2600     <tt>Instruction</tt> class and <tt>Instruction</tt>-derived classes provide
2601     constructors which take (as a default parameter) a pointer to an
2602     <tt>Instruction</tt> which the newly-created <tt>Instruction</tt> should
2603     precede.  That is, <tt>Instruction</tt> constructors are capable of
2604     inserting the newly-created instance into the <tt>BasicBlock</tt> of a
2605     provided instruction, immediately before that instruction.  Using an
2606     <tt>Instruction</tt> constructor with a <tt>insertBefore</tt> (default)
2607     parameter, the above code becomes:</p>
2608
2609 <div class="doc_code">
2610 <pre>
2611 Instruction* pi = ...;
2612 Instruction* newInst = new Instruction(..., pi);
2613 </pre>
2614 </div>
2615
2616     <p>which is much cleaner, especially if you're creating a lot of
2617     instructions and adding them to <tt>BasicBlock</tt>s.</p></li>
2618 </ul>
2619
2620 </div>
2621
2622 <!--_______________________________________________________________________-->
2623 <h4>
2624   <a name="schanges_deleting">Deleting <tt>Instruction</tt>s</a>
2625 </h4>
2626
2627 <div>
2628
2629 <p>Deleting an instruction from an existing sequence of instructions that form a
2630 <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> is very straight-forward: just
2631 call the instruction's eraseFromParent() method.  For example:</p>
2632
2633 <div class="doc_code">
2634 <pre>
2635 <a href="#Instruction">Instruction</a> *I = .. ;
2636 I-&gt;eraseFromParent();
2637 </pre>
2638 </div>
2639
2640 <p>This unlinks the instruction from its containing basic block and deletes
2641 it.  If you'd just like to unlink the instruction from its containing basic
2642 block but not delete it, you can use the <tt>removeFromParent()</tt> method.</p>
2643
2644 </div>
2645
2646 <!--_______________________________________________________________________-->
2647 <h4>
2648   <a name="schanges_replacing">Replacing an <tt>Instruction</tt> with another
2649   <tt>Value</tt></a>
2650 </h4>
2651
2652 <div>
2653
2654 <h5><i>Replacing individual instructions</i></h5>
2655
2656 <p>Including "<a href="/doxygen/BasicBlockUtils_8h-source.html">llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h</a>"
2657 permits use of two very useful replace functions: <tt>ReplaceInstWithValue</tt>
2658 and <tt>ReplaceInstWithInst</tt>.</p>
2659
2660 <h5><a name="schanges_deleting">Deleting <tt>Instruction</tt>s</a></h5>
2661
2662 <div>
2663 <ul>
2664   <li><tt>ReplaceInstWithValue</tt>
2665
2666     <p>This function replaces all uses of a given instruction with a value,
2667     and then removes the original instruction. The following example
2668     illustrates the replacement of the result of a particular
2669     <tt>AllocaInst</tt> that allocates memory for a single integer with a null
2670     pointer to an integer.</p>
2671
2672 <div class="doc_code">
2673 <pre>
2674 AllocaInst* instToReplace = ...;
2675 BasicBlock::iterator ii(instToReplace);
2676
2677 ReplaceInstWithValue(instToReplace-&gt;getParent()-&gt;getInstList(), ii,
2678                      Constant::getNullValue(PointerType::getUnqual(Type::Int32Ty)));
2679 </pre></div></li>
2680
2681   <li><tt>ReplaceInstWithInst</tt>
2682
2683     <p>This function replaces a particular instruction with another
2684     instruction, inserting the new instruction into the basic block at the
2685     location where the old instruction was, and replacing any uses of the old
2686     instruction with the new instruction. The following example illustrates
2687     the replacement of one <tt>AllocaInst</tt> with another.</p>
2688
2689 <div class="doc_code">
2690 <pre>
2691 AllocaInst* instToReplace = ...;
2692 BasicBlock::iterator ii(instToReplace);
2693
2694 ReplaceInstWithInst(instToReplace-&gt;getParent()-&gt;getInstList(), ii,
2695                     new AllocaInst(Type::Int32Ty, 0, "ptrToReplacedInt"));
2696 </pre></div></li>
2697 </ul>
2698
2699 </div>
2700
2701 <h5><i>Replacing multiple uses of <tt>User</tt>s and <tt>Value</tt>s</i></h5>
2702
2703 <p>You can use <tt>Value::replaceAllUsesWith</tt> and
2704 <tt>User::replaceUsesOfWith</tt> to change more than one use at a time.  See the
2705 doxygen documentation for the <a href="/doxygen/classllvm_1_1Value.html">Value Class</a>
2706 and <a href="/doxygen/classllvm_1_1User.html">User Class</a>, respectively, for more
2707 information.</p>
2708
2709 <!-- Value::replaceAllUsesWith User::replaceUsesOfWith Point out:
2710 include/llvm/Transforms/Utils/ especially BasicBlockUtils.h with:
2711 ReplaceInstWithValue, ReplaceInstWithInst -->
2712
2713 </div>
2714
2715 <!--_______________________________________________________________________-->
2716 <h4>
2717   <a name="schanges_deletingGV">Deleting <tt>GlobalVariable</tt>s</a>
2718 </h4>
2719
2720 <div>
2721
2722 <p>Deleting a global variable from a module is just as easy as deleting an
2723 Instruction. First, you must have a pointer to the global variable that you wish
2724  to delete.  You use this pointer to erase it from its parent, the module.
2725  For example:</p>
2726
2727 <div class="doc_code">
2728 <pre>
2729 <a href="#GlobalVariable">GlobalVariable</a> *GV = .. ;
2730
2731 GV-&gt;eraseFromParent();
2732 </pre>
2733 </div>
2734
2735 </div>
2736
2737 </div>
2738
2739 <!-- ======================================================================= -->
2740 <h3>
2741   <a name="create_types">How to Create Types</a>
2742 </h3>
2743
2744 <div>
2745
2746 <p>In generating IR, you may need some complex types.  If you know these types
2747 statically, you can use <tt>TypeBuilder&lt;...&gt;::get()</tt>, defined
2748 in <tt>llvm/Support/TypeBuilder.h</tt>, to retrieve them.  <tt>TypeBuilder</tt>
2749 has two forms depending on whether you're building types for cross-compilation
2750 or native library use.  <tt>TypeBuilder&lt;T, true&gt;</tt> requires
2751 that <tt>T</tt> be independent of the host environment, meaning that it's built
2752 out of types from
2753 the <a href="/doxygen/namespacellvm_1_1types.html"><tt>llvm::types</tt></a>
2754 namespace and pointers, functions, arrays, etc. built of
2755 those.  <tt>TypeBuilder&lt;T, false&gt;</tt> additionally allows native C types
2756 whose size may depend on the host compiler.  For example,</p>
2757
2758 <div class="doc_code">
2759 <pre>
2760 FunctionType *ft = TypeBuilder&lt;types::i&lt;8&gt;(types::i&lt;32&gt;*), true&gt;::get();
2761 </pre>
2762 </div>
2763
2764 <p>is easier to read and write than the equivalent</p>
2765
2766 <div class="doc_code">
2767 <pre>
2768 std::vector&lt;const Type*&gt; params;
2769 params.push_back(PointerType::getUnqual(Type::Int32Ty));
2770 FunctionType *ft = FunctionType::get(Type::Int8Ty, params, false);
2771 </pre>
2772 </div>
2773
2774 <p>See the <a href="/doxygen/TypeBuilder_8h-source.html#l00001">class
2775 comment</a> for more details.</p>
2776
2777 </div>
2778
2779 </div>
2780
2781 <!-- *********************************************************************** -->
2782 <h2>
2783   <a name="threading">Threads and LLVM</a>
2784 </h2>
2785 <!-- *********************************************************************** -->
2786
2787 <div>
2788 <p>
2789 This section describes the interaction of the LLVM APIs with multithreading,
2790 both on the part of client applications, and in the JIT, in the hosted
2791 application.
2792 </p>
2793
2794 <p>
2795 Note that LLVM's support for multithreading is still relatively young.  Up
2796 through version 2.5, the execution of threaded hosted applications was
2797 supported, but not threaded client access to the APIs.  While this use case is
2798 now supported, clients <em>must</em> adhere to the guidelines specified below to
2799 ensure proper operation in multithreaded mode.
2800 </p>
2801
2802 <p>
2803 Note that, on Unix-like platforms, LLVM requires the presence of GCC's atomic
2804 intrinsics in order to support threaded operation.  If you need a
2805 multhreading-capable LLVM on a platform without a suitably modern system
2806 compiler, consider compiling LLVM and LLVM-GCC in single-threaded mode, and
2807 using the resultant compiler to build a copy of LLVM with multithreading
2808 support.
2809 </p>
2810
2811 <!-- ======================================================================= -->
2812 <h3>
2813   <a name="startmultithreaded">Entering and Exiting Multithreaded Mode</a>
2814 </h3>
2815
2816 <div>
2817
2818 <p>
2819 In order to properly protect its internal data structures while avoiding
2820 excessive locking overhead in the single-threaded case, the LLVM must intialize
2821 certain data structures necessary to provide guards around its internals.  To do
2822 so, the client program must invoke <tt>llvm_start_multithreaded()</tt> before
2823 making any concurrent LLVM API calls.  To subsequently tear down these
2824 structures, use the <tt>llvm_stop_multithreaded()</tt> call.  You can also use
2825 the <tt>llvm_is_multithreaded()</tt> call to check the status of multithreaded
2826 mode.
2827 </p>
2828
2829 <p>
2830 Note that both of these calls must be made <em>in isolation</em>.  That is to
2831 say that no other LLVM API calls may be executing at any time during the
2832 execution of <tt>llvm_start_multithreaded()</tt> or <tt>llvm_stop_multithreaded
2833 </tt>.  It's is the client's responsibility to enforce this isolation.
2834 </p>
2835
2836 <p>
2837 The return value of <tt>llvm_start_multithreaded()</tt> indicates the success or
2838 failure of the initialization.  Failure typically indicates that your copy of
2839 LLVM was built without multithreading support, typically because GCC atomic
2840 intrinsics were not found in your system compiler.  In this case, the LLVM API
2841 will not be safe for concurrent calls.  However, it <em>will</em> be safe for
2842 hosting threaded applications in the JIT, though <a href="#jitthreading">care
2843 must be taken</a> to ensure that side exits and the like do not accidentally
2844 result in concurrent LLVM API calls.
2845 </p>
2846 </div>
2847
2848 <!-- ======================================================================= -->
2849 <h3>
2850   <a name="shutdown">Ending Execution with <tt>llvm_shutdown()</tt></a>
2851 </h3>
2852
2853 <div>
2854 <p>
2855 When you are done using the LLVM APIs, you should call <tt>llvm_shutdown()</tt>
2856 to deallocate memory used for internal structures.  This will also invoke
2857 <tt>llvm_stop_multithreaded()</tt> if LLVM is operating in multithreaded mode.
2858 As such, <tt>llvm_shutdown()</tt> requires the same isolation guarantees as
2859 <tt>llvm_stop_multithreaded()</tt>.
2860 </p>
2861
2862 <p>
2863 Note that, if you use scope-based shutdown, you can use the
2864 <tt>llvm_shutdown_obj</tt> class, which calls <tt>llvm_shutdown()</tt> in its
2865 destructor.
2866 </div>
2867
2868 <!-- ======================================================================= -->
2869 <h3>
2870   <a name="managedstatic">Lazy Initialization with <tt>ManagedStatic</tt></a>
2871 </h3>
2872
2873 <div>
2874 <p>
2875 <tt>ManagedStatic</tt> is a utility class in LLVM used to implement static
2876 initialization of static resources, such as the global type tables.  Before the
2877 invocation of <tt>llvm_shutdown()</tt>, it implements a simple lazy
2878 initialization scheme.  Once <tt>llvm_start_multithreaded()</tt> returns,
2879 however, it uses double-checked locking to implement thread-safe lazy
2880 initialization.
2881 </p>
2882
2883 <p>
2884 Note that, because no other threads are allowed to issue LLVM API calls before
2885 <tt>llvm_start_multithreaded()</tt> returns, it is possible to have
2886 <tt>ManagedStatic</tt>s of <tt>llvm::sys::Mutex</tt>s.
2887 </p>
2888
2889 <p>
2890 The <tt>llvm_acquire_global_lock()</tt> and <tt>llvm_release_global_lock</tt>
2891 APIs provide access to the global lock used to implement the double-checked
2892 locking for lazy initialization.  These should only be used internally to LLVM,
2893 and only if you know what you're doing!
2894 </p>
2895 </div>
2896
2897 <!-- ======================================================================= -->
2898 <h3>
2899   <a name="llvmcontext">Achieving Isolation with <tt>LLVMContext</tt></a>
2900 </h3>
2901
2902 <div>
2903 <p>
2904 <tt>LLVMContext</tt> is an opaque class in the LLVM API which clients can use
2905 to operate multiple, isolated instances of LLVM concurrently within the same
2906 address space.  For instance, in a hypothetical compile-server, the compilation
2907 of an individual translation unit is conceptually independent from all the
2908 others, and it would be desirable to be able to compile incoming translation
2909 units concurrently on independent server threads.  Fortunately,
2910 <tt>LLVMContext</tt> exists to enable just this kind of scenario!
2911 </p>
2912
2913 <p>
2914 Conceptually, <tt>LLVMContext</tt> provides isolation.  Every LLVM entity
2915 (<tt>Module</tt>s, <tt>Value</tt>s, <tt>Type</tt>s, <tt>Constant</tt>s, etc.)
2916 in LLVM's in-memory IR belongs to an <tt>LLVMContext</tt>.  Entities in
2917 different contexts <em>cannot</em> interact with each other: <tt>Module</tt>s in
2918 different contexts cannot be linked together, <tt>Function</tt>s cannot be added
2919 to <tt>Module</tt>s in different contexts, etc.  What this means is that is is
2920 safe to compile on multiple threads simultaneously, as long as no two threads
2921 operate on entities within the same context.
2922 </p>
2923
2924 <p>
2925 In practice, very few places in the API require the explicit specification of a
2926 <tt>LLVMContext</tt>, other than the <tt>Type</tt> creation/lookup APIs.
2927 Because every <tt>Type</tt> carries a reference to its owning context, most
2928 other entities can determine what context they belong to by looking at their
2929 own <tt>Type</tt>.  If you are adding new entities to LLVM IR, please try to
2930 maintain this interface design.
2931 </p>
2932
2933 <p>
2934 For clients that do <em>not</em> require the benefits of isolation, LLVM
2935 provides a convenience API <tt>getGlobalContext()</tt>.  This returns a global,
2936 lazily initialized <tt>LLVMContext</tt> that may be used in situations where
2937 isolation is not a concern.
2938 </p>
2939 </div>
2940
2941 <!-- ======================================================================= -->
2942 <h3>
2943   <a name="jitthreading">Threads and the JIT</a>
2944 </h3>
2945
2946 <div>
2947 <p>
2948 LLVM's "eager" JIT compiler is safe to use in threaded programs.  Multiple
2949 threads can call <tt>ExecutionEngine::getPointerToFunction()</tt> or
2950 <tt>ExecutionEngine::runFunction()</tt> concurrently, and multiple threads can
2951 run code output by the JIT concurrently.  The user must still ensure that only
2952 one thread accesses IR in a given <tt>LLVMContext</tt> while another thread
2953 might be modifying it.  One way to do that is to always hold the JIT lock while
2954 accessing IR outside the JIT (the JIT <em>modifies</em> the IR by adding
2955 <tt>CallbackVH</tt>s).  Another way is to only
2956 call <tt>getPointerToFunction()</tt> from the <tt>LLVMContext</tt>'s thread.
2957 </p>
2958
2959 <p>When the JIT is configured to compile lazily (using
2960 <tt>ExecutionEngine::DisableLazyCompilation(false)</tt>), there is currently a
2961 <a href="http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=5184">race condition</a> in
2962 updating call sites after a function is lazily-jitted.  It's still possible to
2963 use the lazy JIT in a threaded program if you ensure that only one thread at a
2964 time can call any particular lazy stub and that the JIT lock guards any IR
2965 access, but we suggest using only the eager JIT in threaded programs.
2966 </p>
2967 </div>
2968
2969 </div>
2970
2971 <!-- *********************************************************************** -->
2972 <h2>
2973   <a name="advanced">Advanced Topics</a>
2974 </h2>
2975 <!-- *********************************************************************** -->
2976
2977 <div>
2978 <p>
2979 This section describes some of the advanced or obscure API's that most clients
2980 do not need to be aware of.  These API's tend manage the inner workings of the
2981 LLVM system, and only need to be accessed in unusual circumstances.
2982 </p>
2983
2984
2985 <!-- ======================================================================= -->
2986 <h3>
2987   <a name="SymbolTable">The <tt>ValueSymbolTable</tt> class</a>
2988 </h3>
2989
2990 <div>
2991 <p>The <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1ValueSymbolTable.html">
2992 ValueSymbolTable</a></tt> class provides a symbol table that the <a
2993 href="#Function"><tt>Function</tt></a> and <a href="#Module">
2994 <tt>Module</tt></a> classes use for naming value definitions. The symbol table
2995 can provide a name for any <a href="#Value"><tt>Value</tt></a>.
2996 </p>
2997
2998 <p>Note that the <tt>SymbolTable</tt> class should not be directly accessed
2999 by most clients.  It should only be used when iteration over the symbol table
3000 names themselves are required, which is very special purpose.  Note that not
3001 all LLVM
3002 <tt><a href="#Value">Value</a></tt>s have names, and those without names (i.e. they have
3003 an empty name) do not exist in the symbol table.
3004 </p>
3005
3006 <p>Symbol tables support iteration over the values in the symbol
3007 table with <tt>begin/end/iterator</tt> and supports querying to see if a
3008 specific name is in the symbol table (with <tt>lookup</tt>).  The
3009 <tt>ValueSymbolTable</tt> class exposes no public mutator methods, instead,
3010 simply call <tt>setName</tt> on a value, which will autoinsert it into the
3011 appropriate symbol table.</p>
3012
3013 </div>
3014
3015
3016
3017 <!-- ======================================================================= -->
3018 <h3>
3019   <a name="UserLayout">The <tt>User</tt> and owned <tt>Use</tt> classes' memory layout</a>
3020 </h3>
3021
3022 <div>
3023 <p>The <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1User.html">
3024 User</a></tt> class provides a basis for expressing the ownership of <tt>User</tt>
3025 towards other <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1Value.html">
3026 Value</a></tt>s. The <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1Use.html">
3027 Use</a></tt> helper class is employed to do the bookkeeping and to facilitate <i>O(1)</i>
3028 addition and removal.</p>
3029
3030 <!-- ______________________________________________________________________ -->
3031 <h4>
3032   <a name="Use2User">
3033     Interaction and relationship between <tt>User</tt> and <tt>Use</tt> objects
3034   </a>
3035 </h4>
3036
3037 <div>
3038 <p>
3039 A subclass of <tt>User</tt> can choose between incorporating its <tt>Use</tt> objects
3040 or refer to them out-of-line by means of a pointer. A mixed variant
3041 (some <tt>Use</tt>s inline others hung off) is impractical and breaks the invariant
3042 that the <tt>Use</tt> objects belonging to the same <tt>User</tt> form a contiguous array.
3043 </p>
3044
3045 <p>
3046 We have 2 different layouts in the <tt>User</tt> (sub)classes:
3047 <ul>
3048 <li><p>Layout a)
3049 The <tt>Use</tt> object(s) are inside (resp. at fixed offset) of the <tt>User</tt>
3050 object and there are a fixed number of them.</p>
3051
3052 <li><p>Layout b)
3053 The <tt>Use</tt> object(s) are referenced by a pointer to an
3054 array from the <tt>User</tt> object and there may be a variable
3055 number of them.</p>
3056 </ul>
3057 <p>
3058 As of v2.4 each layout still possesses a direct pointer to the
3059 start of the array of <tt>Use</tt>s. Though not mandatory for layout a),
3060 we stick to this redundancy for the sake of simplicity.
3061 The <tt>User</tt> object also stores the number of <tt>Use</tt> objects it
3062 has. (Theoretically this information can also be calculated
3063 given the scheme presented below.)</p>
3064 <p>
3065 Special forms of allocation operators (<tt>operator new</tt>)
3066 enforce the following memory layouts:</p>
3067
3068 <ul>
3069 <li><p>Layout a) is modelled by prepending the <tt>User</tt> object by the <tt>Use[]</tt> array.</p>
3070
3071 <pre>
3072 ...---.---.---.---.-------...
3073   | P | P | P | P | User
3074 '''---'---'---'---'-------'''
3075 </pre>
3076
3077 <li><p>Layout b) is modelled by pointing at the <tt>Use[]</tt> array.</p>
3078 <pre>
3079 .-------...
3080 | User
3081 '-------'''
3082     |
3083     v
3084     .---.---.---.---...
3085     | P | P | P | P |
3086     '---'---'---'---'''
3087 </pre>
3088 </ul>
3089 <i>(In the above figures '<tt>P</tt>' stands for the <tt>Use**</tt> that
3090     is stored in each <tt>Use</tt> object in the member <tt>Use::Prev</tt>)</i>
3091
3092 </div>
3093
3094 <!-- ______________________________________________________________________ -->
3095 <h4>
3096   <a name="Waymarking">The waymarking algorithm</a>
3097 </h4>
3098
3099 <div>
3100 <p>
3101 Since the <tt>Use</tt> objects are deprived of the direct (back)pointer to
3102 their <tt>User</tt> objects, there must be a fast and exact method to
3103 recover it. This is accomplished by the following scheme:</p>
3104
3105 A bit-encoding in the 2 LSBits (least significant bits) of the <tt>Use::Prev</tt> allows to find the
3106 start of the <tt>User</tt> object:
3107 <ul>
3108 <li><tt>00</tt> &mdash;&gt; binary digit 0</li>
3109 <li><tt>01</tt> &mdash;&gt; binary digit 1</li>
3110 <li><tt>10</tt> &mdash;&gt; stop and calculate (<tt>s</tt>)</li>
3111 <li><tt>11</tt> &mdash;&gt; full stop (<tt>S</tt>)</li>
3112 </ul>
3113 <p>
3114 Given a <tt>Use*</tt>, all we have to do is to walk till we get
3115 a stop and we either have a <tt>User</tt> immediately behind or
3116 we have to walk to the next stop picking up digits
3117 and calculating the offset:</p>
3118 <pre>
3119 .---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.----------------
3120 | 1 | s | 1 | 0 | 1 | 0 | s | 1 | 1 | 0 | s | 1 | 1 | s | 1 | S | User (or User*)
3121 '---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'----------------
3122     |+15                |+10            |+6         |+3     |+1
3123     |                   |               |           |       |__>
3124     |                   |               |           |__________>
3125     |                   |               |______________________>
3126     |                   |______________________________________>
3127     |__________________________________________________________>
3128 </pre>
3129 <p>
3130 Only the significant number of bits need to be stored between the
3131 stops, so that the <i>worst case is 20 memory accesses</i> when there are
3132 1000 <tt>Use</tt> objects associated with a <tt>User</tt>.</p>
3133
3134 </div>
3135
3136 <!-- ______________________________________________________________________ -->
3137 <h4>
3138   <a name="ReferenceImpl">Reference implementation</a>
3139 </h4>
3140
3141 <div>
3142 <p>
3143 The following literate Haskell fragment demonstrates the concept:</p>
3144
3145 <div class="doc_code">
3146 <pre>
3147 > import Test.QuickCheck
3148 >
3149 > digits :: Int -> [Char] -> [Char]
3150 > digits 0 acc = '0' : acc
3151 > digits 1 acc = '1' : acc
3152 > digits n acc = digits (n `div` 2) $ digits (n `mod` 2) acc
3153 >
3154 > dist :: Int -> [Char] -> [Char]
3155 > dist 0 [] = ['S']
3156 > dist 0 acc = acc
3157 > dist 1 acc = let r = dist 0 acc in 's' : digits (length r) r
3158 > dist n acc = dist (n - 1) $ dist 1 acc
3159 >
3160 > takeLast n ss = reverse $ take n $ reverse ss
3161 >
3162 > test = takeLast 40 $ dist 20 []
3163 >
3164 </pre>
3165 </div>
3166 <p>
3167 Printing &lt;test&gt; gives: <tt>"1s100000s11010s10100s1111s1010s110s11s1S"</tt></p>
3168 <p>
3169 The reverse algorithm computes the length of the string just by examining
3170 a certain prefix:</p>
3171
3172 <div class="doc_code">
3173 <pre>
3174 > pref :: [Char] -> Int
3175 > pref "S" = 1
3176 > pref ('s':'1':rest) = decode 2 1 rest
3177 > pref (_:rest) = 1 + pref rest
3178 >
3179 > decode walk acc ('0':rest) = decode (walk + 1) (acc * 2) rest
3180 > decode walk acc ('1':rest) = decode (walk + 1) (acc * 2 + 1) rest
3181 > decode walk acc _ = walk + acc
3182 >
3183 </pre>
3184 </div>
3185 <p>
3186 Now, as expected, printing &lt;pref test&gt; gives <tt>40</tt>.</p>
3187 <p>
3188 We can <i>quickCheck</i> this with following property:</p>
3189
3190 <div class="doc_code">
3191 <pre>
3192 > testcase = dist 2000 []
3193 > testcaseLength = length testcase
3194 >
3195 > identityProp n = n > 0 && n <= testcaseLength ==> length arr == pref arr
3196 >     where arr = takeLast n testcase
3197 >
3198 </pre>
3199 </div>
3200 <p>
3201 As expected &lt;quickCheck identityProp&gt; gives:</p>
3202
3203 <pre>
3204 *Main> quickCheck identityProp
3205 OK, passed 100 tests.
3206 </pre>
3207 <p>
3208 Let's be a bit more exhaustive:</p>
3209
3210 <div class="doc_code">
3211 <pre>
3212 >
3213 > deepCheck p = check (defaultConfig { configMaxTest = 500 }) p
3214 >
3215 </pre>
3216 </div>
3217 <p>
3218 And here is the result of &lt;deepCheck identityProp&gt;:</p>
3219
3220 <pre>
3221 *Main> deepCheck identityProp
3222 OK, passed 500 tests.
3223 </pre>
3224
3225 </div>
3226
3227 <!-- ______________________________________________________________________ -->
3228 <h4>
3229   <a name="Tagging">Tagging considerations</a>
3230 </h4>
3231
3232 <div>
3233
3234 <p>
3235 To maintain the invariant that the 2 LSBits of each <tt>Use**</tt> in <tt>Use</tt>
3236 never change after being set up, setters of <tt>Use::Prev</tt> must re-tag the
3237 new <tt>Use**</tt> on every modification. Accordingly getters must strip the
3238 tag bits.</p>
3239 <p>
3240 For layout b) instead of the <tt>User</tt> we find a pointer (<tt>User*</tt> with LSBit set).
3241 Following this pointer brings us to the <tt>User</tt>. A portable trick ensures
3242 that the first bytes of <tt>User</tt> (if interpreted as a pointer) never has
3243 the LSBit set. (Portability is relying on the fact that all known compilers place the
3244 <tt>vptr</tt> in the first word of the instances.)</p>
3245
3246 </div>
3247
3248 </div>
3249
3250 </div>
3251
3252 <!-- *********************************************************************** -->
3253 <h2>
3254   <a name="coreclasses">The Core LLVM Class Hierarchy Reference </a>
3255 </h2>
3256 <!-- *********************************************************************** -->
3257
3258 <div>
3259 <p><tt>#include "<a href="/doxygen/Type_8h-source.html">llvm/Type.h</a>"</tt>
3260 <br>doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1Type.html">Type Class</a></p>
3261
3262 <p>The Core LLVM classes are the primary means of representing the program
3263 being inspected or transformed.  The core LLVM classes are defined in
3264 header files in the <tt>include/llvm/</tt> directory, and implemented in
3265 the <tt>lib/VMCore</tt> directory.</p>
3266
3267 <!-- ======================================================================= -->
3268 <h3>
3269   <a name="Type">The <tt>Type</tt> class and Derived Types</a>
3270 </h3>
3271
3272 <div>
3273
3274   <p><tt>Type</tt> is a superclass of all type classes. Every <tt>Value</tt> has
3275   a <tt>Type</tt>. <tt>Type</tt> cannot be instantiated directly but only
3276   through its subclasses. Certain primitive types (<tt>VoidType</tt>,
3277   <tt>LabelType</tt>, <tt>FloatType</tt> and <tt>DoubleType</tt>) have hidden
3278   subclasses. They are hidden because they offer no useful functionality beyond
3279   what the <tt>Type</tt> class offers except to distinguish themselves from
3280   other subclasses of <tt>Type</tt>.</p>
3281   <p>All other types are subclasses of <tt>DerivedType</tt>.  Types can be
3282   named, but this is not a requirement. There exists exactly
3283   one instance of a given shape at any one time.  This allows type equality to
3284   be performed with address equality of the Type Instance. That is, given two
3285   <tt>Type*</tt> values, the types are identical if the pointers are identical.
3286   </p>
3287
3288 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3289 <h4>
3290   <a name="m_Type">Important Public Methods</a>
3291 </h4>
3292
3293 <div>
3294
3295 <ul>
3296   <li><tt>bool isIntegerTy() const</tt>: Returns true for any integer type.</li>
3297
3298   <li><tt>bool isFloatingPointTy()</tt>: Return true if this is one of the five
3299   floating point types.</li>
3300
3301   <li><tt>bool isSized()</tt>: Return true if the type has known size. Things
3302   that don't have a size are abstract types, labels and void.</li>
3303
3304 </ul>
3305 </div>
3306
3307 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3308 <h4>
3309   <a name="derivedtypes">Important Derived Types</a>
3310 </h4>
3311 <div>
3312 <dl>
3313   <dt><tt>IntegerType</tt></dt>
3314   <dd>Subclass of DerivedType that represents integer types of any bit width.
3315   Any bit width between <tt>IntegerType::MIN_INT_BITS</tt> (1) and
3316   <tt>IntegerType::MAX_INT_BITS</tt> (~8 million) can be represented.
3317   <ul>
3318     <li><tt>static const IntegerType* get(unsigned NumBits)</tt>: get an integer
3319     type of a specific bit width.</li>
3320     <li><tt>unsigned getBitWidth() const</tt>: Get the bit width of an integer
3321     type.</li>
3322   </ul>
3323   </dd>
3324   <dt><tt>SequentialType</tt></dt>
3325   <dd>This is subclassed by ArrayType, PointerType and VectorType.
3326     <ul>
3327       <li><tt>const Type * getElementType() const</tt>: Returns the type of each
3328       of the elements in the sequential type. </li>
3329     </ul>
3330   </dd>
3331   <dt><tt>ArrayType</tt></dt>
3332   <dd>This is a subclass of SequentialType and defines the interface for array
3333   types.
3334     <ul>
3335       <li><tt>unsigned getNumElements() const</tt>: Returns the number of
3336       elements in the array. </li>
3337     </ul>
3338   </dd>
3339   <dt><tt>PointerType</tt></dt>
3340   <dd>Subclass of SequentialType for pointer types.</dd>
3341   <dt><tt>VectorType</tt></dt>
3342   <dd>Subclass of SequentialType for vector types. A
3343   vector type is similar to an ArrayType but is distinguished because it is
3344   a first class type whereas ArrayType is not. Vector types are used for
3345   vector operations and are usually small vectors of of an integer or floating
3346   point type.</dd>
3347   <dt><tt>StructType</tt></dt>
3348   <dd>Subclass of DerivedTypes for struct types.</dd>
3349   <dt><tt><a name="FunctionType">FunctionType</a></tt></dt>
3350   <dd>Subclass of DerivedTypes for function types.
3351     <ul>
3352       <li><tt>bool isVarArg() const</tt>: Returns true if it's a vararg
3353       function</li>
3354       <li><tt> const Type * getReturnType() const</tt>: Returns the
3355       return type of the function.</li>
3356       <li><tt>const Type * getParamType (unsigned i)</tt>: Returns
3357       the type of the ith parameter.</li>
3358       <li><tt> const unsigned getNumParams() const</tt>: Returns the
3359       number of formal parameters.</li>
3360     </ul>
3361   </dd>
3362 </dl>
3363 </div>
3364
3365 </div>
3366
3367 <!-- ======================================================================= -->
3368 <h3>
3369   <a name="Module">The <tt>Module</tt> class</a>
3370 </h3>
3371
3372 <div>
3373
3374 <p><tt>#include "<a
3375 href="/doxygen/Module_8h-source.html">llvm/Module.h</a>"</tt><br> doxygen info:
3376 <a href="/doxygen/classllvm_1_1Module.html">Module Class</a></p>
3377
3378 <p>The <tt>Module</tt> class represents the top level structure present in LLVM
3379 programs.  An LLVM module is effectively either a translation unit of the
3380 original program or a combination of several translation units merged by the
3381 linker.  The <tt>Module</tt> class keeps track of a list of <a
3382 href="#Function"><tt>Function</tt></a>s, a list of <a
3383 href="#GlobalVariable"><tt>GlobalVariable</tt></a>s, and a <a
3384 href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>.  Additionally, it contains a few
3385 helpful member functions that try to make common operations easy.</p>
3386
3387 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3388 <h4>
3389   <a name="m_Module">Important Public Members of the <tt>Module</tt> class</a>
3390 </h4>
3391
3392 <div>
3393
3394 <ul>
3395   <li><tt>Module::Module(std::string name = "")</tt>
3396
3397   <p>Constructing a <a href="#Module">Module</a> is easy. You can optionally
3398 provide a name for it (probably based on the name of the translation unit).</p>
3399   </li>
3400
3401   <li><tt>Module::iterator</tt> - Typedef for function list iterator<br>
3402     <tt>Module::const_iterator</tt> - Typedef for const_iterator.<br>
3403
3404     <tt>begin()</tt>, <tt>end()</tt>
3405     <tt>size()</tt>, <tt>empty()</tt>
3406
3407     <p>These are forwarding methods that make it easy to access the contents of
3408     a <tt>Module</tt> object's <a href="#Function"><tt>Function</tt></a>
3409     list.</p></li>
3410
3411   <li><tt>Module::FunctionListType &amp;getFunctionList()</tt>
3412
3413     <p> Returns the list of <a href="#Function"><tt>Function</tt></a>s.  This is
3414     necessary to use when you need to update the list or perform a complex
3415     action that doesn't have a forwarding method.</p>
3416
3417     <p><!--  Global Variable --></p></li>
3418 </ul>
3419
3420 <hr>
3421
3422 <ul>
3423   <li><tt>Module::global_iterator</tt> - Typedef for global variable list iterator<br>
3424
3425     <tt>Module::const_global_iterator</tt> - Typedef for const_iterator.<br>
3426
3427     <tt>global_begin()</tt>, <tt>global_end()</tt>
3428     <tt>global_size()</tt>, <tt>global_empty()</tt>
3429
3430     <p> These are forwarding methods that make it easy to access the contents of
3431     a <tt>Module</tt> object's <a
3432     href="#GlobalVariable"><tt>GlobalVariable</tt></a> list.</p></li>
3433
3434   <li><tt>Module::GlobalListType &amp;getGlobalList()</tt>
3435
3436     <p>Returns the list of <a
3437     href="#GlobalVariable"><tt>GlobalVariable</tt></a>s.  This is necessary to
3438     use when you need to update the list or perform a complex action that
3439     doesn't have a forwarding method.</p>
3440
3441     <p><!--  Symbol table stuff --> </p></li>
3442 </ul>
3443
3444 <hr>
3445
3446 <ul>
3447   <li><tt><a href="#SymbolTable">SymbolTable</a> *getSymbolTable()</tt>
3448
3449     <p>Return a reference to the <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>
3450     for this <tt>Module</tt>.</p>
3451
3452     <p><!--  Convenience methods --></p></li>
3453 </ul>
3454
3455 <hr>
3456
3457 <ul>
3458
3459   <li><tt><a href="#Function">Function</a> *getFunction(StringRef Name) const
3460     </tt>
3461
3462     <p>Look up the specified function in the <tt>Module</tt> <a
3463     href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>. If it does not exist, return
3464     <tt>null</tt>.</p></li>
3465
3466   <li><tt><a href="#Function">Function</a> *getOrInsertFunction(const
3467   std::string &amp;Name, const <a href="#FunctionType">FunctionType</a> *T)</tt>
3468
3469     <p>Look up the specified function in the <tt>Module</tt> <a
3470     href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>. If it does not exist, add an
3471     external declaration for the function and return it.</p></li>
3472
3473   <li><tt>std::string getTypeName(const <a href="#Type">Type</a> *Ty)</tt>
3474
3475     <p>If there is at least one entry in the <a
3476     href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a> for the specified <a
3477     href="#Type"><tt>Type</tt></a>, return it.  Otherwise return the empty
3478     string.</p></li>
3479
3480   <li><tt>bool addTypeName(const std::string &amp;Name, const <a
3481   href="#Type">Type</a> *Ty)</tt>
3482
3483     <p>Insert an entry in the <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>
3484     mapping <tt>Name</tt> to <tt>Ty</tt>. If there is already an entry for this
3485     name, true is returned and the <a
3486     href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a> is not modified.</p></li>
3487 </ul>
3488
3489 </div>
3490
3491 </div>
3492
3493 <!-- ======================================================================= -->
3494 <h3>
3495   <a name="Value">The <tt>Value</tt> class</a>
3496 </h3>
3497
3498 <div>
3499
3500 <p><tt>#include "<a href="/doxygen/Value_8h-source.html">llvm/Value.h</a>"</tt>
3501 <br>
3502 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1Value.html">Value Class</a></p>
3503
3504 <p>The <tt>Value</tt> class is the most important class in the LLVM Source
3505 base.  It represents a typed value that may be used (among other things) as an
3506 operand to an instruction.  There are many different types of <tt>Value</tt>s,
3507 such as <a href="#Constant"><tt>Constant</tt></a>s,<a
3508 href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>s. Even <a
3509 href="#Instruction"><tt>Instruction</tt></a>s and <a
3510 href="#Function"><tt>Function</tt></a>s are <tt>Value</tt>s.</p>
3511
3512 <p>A particular <tt>Value</tt> may be used many times in the LLVM representation
3513 for a program.  For example, an incoming argument to a function (represented
3514 with an instance of the <a href="#Argument">Argument</a> class) is "used" by
3515 every instruction in the function that references the argument.  To keep track
3516 of this relationship, the <tt>Value</tt> class keeps a list of all of the <a
3517 href="#User"><tt>User</tt></a>s that is using it (the <a
3518 href="#User"><tt>User</tt></a> class is a base class for all nodes in the LLVM
3519 graph that can refer to <tt>Value</tt>s).  This use list is how LLVM represents
3520 def-use information in the program, and is accessible through the <tt>use_</tt>*
3521 methods, shown below.</p>
3522
3523 <p>Because LLVM is a typed representation, every LLVM <tt>Value</tt> is typed,
3524 and this <a href="#Type">Type</a> is available through the <tt>getType()</tt>
3525 method. In addition, all LLVM values can be named.  The "name" of the
3526 <tt>Value</tt> is a symbolic string printed in the LLVM code:</p>
3527
3528 <div class="doc_code">
3529 <pre>
3530 %<b>foo</b> = add i32 1, 2
3531 </pre>
3532 </div>
3533
3534 <p><a name="nameWarning">The name of this instruction is "foo".</a> <b>NOTE</b>
3535 that the name of any value may be missing (an empty string), so names should
3536 <b>ONLY</b> be used for debugging (making the source code easier to read,
3537 debugging printouts), they should not be used to keep track of values or map
3538 between them.  For this purpose, use a <tt>std::map</tt> of pointers to the
3539 <tt>Value</tt> itself instead.</p>
3540
3541 <p>One important aspect of LLVM is that there is no distinction between an SSA
3542 variable and the operation that produces it.  Because of this, any reference to
3543 the value produced by an instruction (or the value available as an incoming
3544 argument, for example) is represented as a direct pointer to the instance of
3545 the class that
3546 represents this value.  Although this may take some getting used to, it
3547 simplifies the representation and makes it easier to manipulate.</p>
3548
3549 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3550 <h4>
3551   <a name="m_Value">Important Public Members of the <tt>Value</tt> class</a>
3552 </h4>
3553
3554 <div>
3555
3556 <ul>
3557   <li><tt>Value::use_iterator</tt> - Typedef for iterator over the
3558 use-list<br>
3559     <tt>Value::const_use_iterator</tt> - Typedef for const_iterator over
3560 the use-list<br>
3561     <tt>unsigned use_size()</tt> - Returns the number of users of the
3562 value.<br>
3563     <tt>bool use_empty()</tt> - Returns true if there are no users.<br>
3564     <tt>use_iterator use_begin()</tt> - Get an iterator to the start of
3565 the use-list.<br>
3566     <tt>use_iterator use_end()</tt> - Get an iterator to the end of the
3567 use-list.<br>
3568     <tt><a href="#User">User</a> *use_back()</tt> - Returns the last
3569 element in the list.
3570     <p> These methods are the interface to access the def-use
3571 information in LLVM.  As with all other iterators in LLVM, the naming
3572 conventions follow the conventions defined by the <a href="#stl">STL</a>.</p>
3573   </li>
3574   <li><tt><a href="#Type">Type</a> *getType() const</tt>
3575     <p>This method returns the Type of the Value.</p>
3576   </li>
3577   <li><tt>bool hasName() const</tt><br>
3578     <tt>std::string getName() const</tt><br>
3579     <tt>void setName(const std::string &amp;Name)</tt>
3580     <p> This family of methods is used to access and assign a name to a <tt>Value</tt>,
3581 be aware of the <a href="#nameWarning">precaution above</a>.</p>
3582   </li>
3583   <li><tt>void replaceAllUsesWith(Value *V)</tt>
3584
3585     <p>This method traverses the use list of a <tt>Value</tt> changing all <a
3586     href="#User"><tt>User</tt>s</a> of the current value to refer to
3587     "<tt>V</tt>" instead.  For example, if you detect that an instruction always
3588     produces a constant value (for example through constant folding), you can
3589     replace all uses of the instruction with the constant like this:</p>
3590
3591 <div class="doc_code">
3592 <pre>
3593 Inst-&gt;replaceAllUsesWith(ConstVal);
3594 </pre>
3595 </div>
3596
3597 </ul>
3598
3599 </div>
3600
3601 </div>
3602
3603 <!-- ======================================================================= -->
3604 <h3>
3605   <a name="User">The <tt>User</tt> class</a>
3606 </h3>
3607
3608 <div>
3609
3610 <p>
3611 <tt>#include "<a href="/doxygen/User_8h-source.html">llvm/User.h</a>"</tt><br>
3612 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1User.html">User Class</a><br>
3613 Superclass: <a href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
3614
3615 <p>The <tt>User</tt> class is the common base class of all LLVM nodes that may
3616 refer to <a href="#Value"><tt>Value</tt></a>s.  It exposes a list of "Operands"
3617 that are all of the <a href="#Value"><tt>Value</tt></a>s that the User is
3618 referring to.  The <tt>User</tt> class itself is a subclass of
3619 <tt>Value</tt>.</p>
3620
3621 <p>The operands of a <tt>User</tt> point directly to the LLVM <a
3622 href="#Value"><tt>Value</tt></a> that it refers to.  Because LLVM uses Static
3623 Single Assignment (SSA) form, there can only be one definition referred to,
3624 allowing this direct connection.  This connection provides the use-def
3625 information in LLVM.</p>
3626
3627 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3628 <h4>
3629   <a name="m_User">Important Public Members of the <tt>User</tt> class</a>
3630 </h4>
3631
3632 <div>
3633
3634 <p>The <tt>User</tt> class exposes the operand list in two ways: through
3635 an index access interface and through an iterator based interface.</p>
3636
3637 <ul>
3638   <li><tt>Value *getOperand(unsigned i)</tt><br>
3639     <tt>unsigned getNumOperands()</tt>
3640     <p> These two methods expose the operands of the <tt>User</tt> in a
3641 convenient form for direct access.</p></li>
3642
3643   <li><tt>User::op_iterator</tt> - Typedef for iterator over the operand
3644 list<br>
3645     <tt>op_iterator op_begin()</tt> - Get an iterator to the start of
3646 the operand list.<br>
3647     <tt>op_iterator op_end()</tt> - Get an iterator to the end of the
3648 operand list.
3649     <p> Together, these methods make up the iterator based interface to
3650 the operands of a <tt>User</tt>.</p></li>
3651 </ul>
3652
3653 </div>
3654
3655 </div>
3656
3657 <!-- ======================================================================= -->
3658 <h3>
3659   <a name="Instruction">The <tt>Instruction</tt> class</a>
3660 </h3>
3661
3662 <div>
3663
3664 <p><tt>#include "</tt><tt><a
3665 href="/doxygen/Instruction_8h-source.html">llvm/Instruction.h</a>"</tt><br>
3666 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1Instruction.html">Instruction Class</a><br>
3667 Superclasses: <a href="#User"><tt>User</tt></a>, <a
3668 href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
3669
3670 <p>The <tt>Instruction</tt> class is the common base class for all LLVM
3671 instructions.  It provides only a few methods, but is a very commonly used
3672 class.  The primary data tracked by the <tt>Instruction</tt> class itself is the
3673 opcode (instruction type) and the parent <a
3674 href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> the <tt>Instruction</tt> is embedded
3675 into.  To represent a specific type of instruction, one of many subclasses of
3676 <tt>Instruction</tt> are used.</p>
3677
3678 <p> Because the <tt>Instruction</tt> class subclasses the <a
3679 href="#User"><tt>User</tt></a> class, its operands can be accessed in the same
3680 way as for other <a href="#User"><tt>User</tt></a>s (with the
3681 <tt>getOperand()</tt>/<tt>getNumOperands()</tt> and
3682 <tt>op_begin()</tt>/<tt>op_end()</tt> methods).</p> <p> An important file for
3683 the <tt>Instruction</tt> class is the <tt>llvm/Instruction.def</tt> file. This
3684 file contains some meta-data about the various different types of instructions
3685 in LLVM.  It describes the enum values that are used as opcodes (for example
3686 <tt>Instruction::Add</tt> and <tt>Instruction::ICmp</tt>), as well as the
3687 concrete sub-classes of <tt>Instruction</tt> that implement the instruction (for
3688 example <tt><a href="#BinaryOperator">BinaryOperator</a></tt> and <tt><a
3689 href="#CmpInst">CmpInst</a></tt>).  Unfortunately, the use of macros in
3690 this file confuses doxygen, so these enum values don't show up correctly in the
3691 <a href="/doxygen/classllvm_1_1Instruction.html">doxygen output</a>.</p>
3692
3693 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3694 <h4>
3695   <a name="s_Instruction">
3696     Important Subclasses of the <tt>Instruction</tt> class
3697   </a>
3698 </h4>
3699 <div>
3700   <ul>
3701     <li><tt><a name="BinaryOperator">BinaryOperator</a></tt>
3702     <p>This subclasses represents all two operand instructions whose operands
3703     must be the same type, except for the comparison instructions.</p></li>
3704     <li><tt><a name="CastInst">CastInst</a></tt>
3705     <p>This subclass is the parent of the 12 casting instructions. It provides
3706     common operations on cast instructions.</p>
3707     <li><tt><a name="CmpInst">CmpInst</a></tt>
3708     <p>This subclass respresents the two comparison instructions,
3709     <a href="LangRef.html#i_icmp">ICmpInst</a> (integer opreands), and
3710     <a href="LangRef.html#i_fcmp">FCmpInst</a> (floating point operands).</p>
3711     <li><tt><a name="TerminatorInst">TerminatorInst</a></tt>
3712     <p>This subclass is the parent of all terminator instructions (those which
3713     can terminate a block).</p>
3714   </ul>
3715   </div>
3716
3717 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3718 <h4>
3719   <a name="m_Instruction">
3720     Important Public Members of the <tt>Instruction</tt> class
3721   </a>
3722 </h4>
3723
3724 <div>
3725
3726 <ul>
3727   <li><tt><a href="#BasicBlock">BasicBlock</a> *getParent()</tt>
3728     <p>Returns the <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> that
3729 this  <tt>Instruction</tt> is embedded into.</p></li>
3730   <li><tt>bool mayWriteToMemory()</tt>
3731     <p>Returns true if the instruction writes to memory, i.e. it is a
3732       <tt>call</tt>,<tt>free</tt>,<tt>invoke</tt>, or <tt>store</tt>.</p></li>
3733   <li><tt>unsigned getOpcode()</tt>
3734     <p>Returns the opcode for the <tt>Instruction</tt>.</p></li>
3735   <li><tt><a href="#Instruction">Instruction</a> *clone() const</tt>
3736     <p>Returns another instance of the specified instruction, identical
3737 in all ways to the original except that the instruction has no parent
3738 (ie it's not embedded into a <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>),
3739 and it has no name</p></li>
3740 </ul>
3741
3742 </div>
3743
3744 </div>
3745
3746 <!-- ======================================================================= -->
3747 <h3>
3748   <a name="Constant">The <tt>Constant</tt> class and subclasses</a>
3749 </h3>
3750
3751 <div>
3752
3753 <p>Constant represents a base class for different types of constants. It
3754 is subclassed by ConstantInt, ConstantArray, etc. for representing
3755 the various types of Constants.  <a href="#GlobalValue">GlobalValue</a> is also
3756 a subclass, which represents the address of a global variable or function.
3757 </p>
3758
3759 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3760 <h4>Important Subclasses of Constant</h4>
3761 <div>
3762 <ul>
3763   <li>ConstantInt : This subclass of Constant represents an integer constant of
3764   any width.
3765     <ul>
3766       <li><tt>const APInt&amp; getValue() const</tt>: Returns the underlying
3767       value of this constant, an APInt value.</li>
3768       <li><tt>int64_t getSExtValue() const</tt>: Converts the underlying APInt
3769       value to an int64_t via sign extension. If the value (not the bit width)
3770       of the APInt is too large to fit in an int64_t, an assertion will result.
3771       For this reason, use of this method is discouraged.</li>
3772       <li><tt>uint64_t getZExtValue() const</tt>: Converts the underlying APInt
3773       value to a uint64_t via zero extension. IF the value (not the bit width)
3774       of the APInt is too large to fit in a uint64_t, an assertion will result.
3775       For this reason, use of this method is discouraged.</li>
3776       <li><tt>static ConstantInt* get(const APInt&amp; Val)</tt>: Returns the
3777       ConstantInt object that represents the value provided by <tt>Val</tt>.
3778       The type is implied as the IntegerType that corresponds to the bit width
3779       of <tt>Val</tt>.</li>
3780       <li><tt>static ConstantInt* get(const Type *Ty, uint64_t Val)</tt>:
3781       Returns the ConstantInt object that represents the value provided by
3782       <tt>Val</tt> for integer type <tt>Ty</tt>.</li>
3783     </ul>
3784   </li>
3785   <li>ConstantFP : This class represents a floating point constant.
3786     <ul>
3787       <li><tt>double getValue() const</tt>: Returns the underlying value of
3788       this constant. </li>
3789     </ul>
3790   </li>
3791   <li>ConstantArray : This represents a constant array.
3792     <ul>
3793       <li><tt>const std::vector&lt;Use&gt; &amp;getValues() const</tt>: Returns
3794       a vector of component constants that makeup this array. </li>
3795     </ul>
3796   </li>
3797   <li>ConstantStruct : This represents a constant struct.
3798     <ul>
3799       <li><tt>const std::vector&lt;Use&gt; &amp;getValues() const</tt>: Returns
3800       a vector of component constants that makeup this array. </li>
3801     </ul>
3802   </li>
3803   <li>GlobalValue : This represents either a global variable or a function. In
3804   either case, the value is a constant fixed address (after linking).
3805   </li>
3806 </ul>
3807 </div>
3808
3809 </div>
3810
3811 <!-- ======================================================================= -->
3812 <h3>
3813   <a name="GlobalValue">The <tt>GlobalValue</tt> class</a>
3814 </h3>
3815
3816 <div>
3817
3818 <p><tt>#include "<a
3819 href="/doxygen/GlobalValue_8h-source.html">llvm/GlobalValue.h</a>"</tt><br>
3820 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1GlobalValue.html">GlobalValue
3821 Class</a><br>
3822 Superclasses: <a href="#Constant"><tt>Constant</tt></a>,
3823 <a href="#User"><tt>User</tt></a>, <a href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
3824
3825 <p>Global values (<a href="#GlobalVariable"><tt>GlobalVariable</tt></a>s or <a
3826 href="#Function"><tt>Function</tt></a>s) are the only LLVM values that are
3827 visible in the bodies of all <a href="#Function"><tt>Function</tt></a>s.
3828 Because they are visible at global scope, they are also subject to linking with
3829 other globals defined in different translation units.  To control the linking
3830 process, <tt>GlobalValue</tt>s know their linkage rules. Specifically,
3831 <tt>GlobalValue</tt>s know whether they have internal or external linkage, as
3832 defined by the <tt>LinkageTypes</tt> enumeration.</p>
3833
3834 <p>If a <tt>GlobalValue</tt> has internal linkage (equivalent to being
3835 <tt>static</tt> in C), it is not visible to code outside the current translation
3836 unit, and does not participate in linking.  If it has external linkage, it is
3837 visible to external code, and does participate in linking.  In addition to
3838 linkage information, <tt>GlobalValue</tt>s keep track of which <a
3839 href="#Module"><tt>Module</tt></a> they are currently part of.</p>
3840
3841 <p>Because <tt>GlobalValue</tt>s are memory objects, they are always referred to
3842 by their <b>address</b>. As such, the <a href="#Type"><tt>Type</tt></a> of a
3843 global is always a pointer to its contents. It is important to remember this
3844 when using the <tt>GetElementPtrInst</tt> instruction because this pointer must
3845 be dereferenced first. For example, if you have a <tt>GlobalVariable</tt> (a
3846 subclass of <tt>GlobalValue)</tt> that is an array of 24 ints, type <tt>[24 x
3847 i32]</tt>, then the <tt>GlobalVariable</tt> is a pointer to that array. Although
3848 the address of the first element of this array and the value of the
3849 <tt>GlobalVariable</tt> are the same, they have different types. The
3850 <tt>GlobalVariable</tt>'s type is <tt>[24 x i32]</tt>. The first element's type
3851 is <tt>i32.</tt> Because of this, accessing a global value requires you to
3852 dereference the pointer with <tt>GetElementPtrInst</tt> first, then its elements
3853 can be accessed. This is explained in the <a href="LangRef.html#globalvars">LLVM
3854 Language Reference Manual</a>.</p>
3855
3856 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3857 <h4>
3858   <a name="m_GlobalValue">
3859     Important Public Members of the <tt>GlobalValue</tt> class
3860   </a>
3861 </h4>
3862
3863 <div>
3864
3865 <ul>
3866   <li><tt>bool hasInternalLinkage() const</tt><br>
3867     <tt>bool hasExternalLinkage() const</tt><br>
3868     <tt>void setInternalLinkage(bool HasInternalLinkage)</tt>
3869     <p> These methods manipulate the linkage characteristics of the <tt>GlobalValue</tt>.</p>
3870     <p> </p>
3871   </li>
3872   <li><tt><a href="#Module">Module</a> *getParent()</tt>
3873     <p> This returns the <a href="#Module"><tt>Module</tt></a> that the
3874 GlobalValue is currently embedded into.</p></li>
3875 </ul>
3876
3877 </div>
3878
3879 </div>
3880
3881 <!-- ======================================================================= -->
3882 <h3>
3883   <a name="Function">The <tt>Function</tt> class</a>
3884 </h3>
3885
3886 <div>
3887
3888 <p><tt>#include "<a
3889 href="/doxygen/Function_8h-source.html">llvm/Function.h</a>"</tt><br> doxygen
3890 info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1Function.html">Function Class</a><br>
3891 Superclasses: <a href="#GlobalValue"><tt>GlobalValue</tt></a>,
3892 <a href="#Constant"><tt>Constant</tt></a>,
3893 <a href="#User"><tt>User</tt></a>,
3894 <a href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
3895
3896 <p>The <tt>Function</tt> class represents a single procedure in LLVM.  It is
3897 actually one of the more complex classes in the LLVM hierarchy because it must
3898 keep track of a large amount of data.  The <tt>Function</tt> class keeps track
3899 of a list of <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s, a list of formal
3900 <a href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>s, and a
3901 <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>.</p>
3902
3903 <p>The list of <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s is the most
3904 commonly used part of <tt>Function</tt> objects.  The list imposes an implicit
3905 ordering of the blocks in the function, which indicate how the code will be
3906 laid out by the backend.  Additionally, the first <a
3907 href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> is the implicit entry node for the
3908 <tt>Function</tt>.  It is not legal in LLVM to explicitly branch to this initial
3909 block.  There are no implicit exit nodes, and in fact there may be multiple exit
3910 nodes from a single <tt>Function</tt>.  If the <a
3911 href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> list is empty, this indicates that
3912 the <tt>Function</tt> is actually a function declaration: the actual body of the
3913 function hasn't been linked in yet.</p>
3914
3915 <p>In addition to a list of <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s, the
3916 <tt>Function</tt> class also keeps track of the list of formal <a
3917 href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>s that the function receives.  This
3918 container manages the lifetime of the <a href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>
3919 nodes, just like the <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> list does for
3920 the <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s.</p>
3921
3922 <p>The <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a> is a very rarely used
3923 LLVM feature that is only used when you have to look up a value by name.  Aside
3924 from that, the <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a> is used
3925 internally to make sure that there are not conflicts between the names of <a
3926 href="#Instruction"><tt>Instruction</tt></a>s, <a
3927 href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s, or <a
3928 href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>s in the function body.</p>
3929
3930 <p>Note that <tt>Function</tt> is a <a href="#GlobalValue">GlobalValue</a>
3931 and therefore also a <a href="#Constant">Constant</a>. The value of the function
3932 is its address (after linking) which is guaranteed to be constant.</p>
3933
3934 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3935 <h4>
3936   <a name="m_Function">
3937     Important Public Members of the <tt>Function</tt> class
3938   </a>
3939 </h4>
3940
3941 <div>
3942
3943 <ul>
3944   <li><tt>Function(const </tt><tt><a href="#FunctionType">FunctionType</a>
3945   *Ty, LinkageTypes Linkage, const std::string &amp;N = "", Module* Parent = 0)</tt>
3946
3947     <p>Constructor used when you need to create new <tt>Function</tt>s to add
3948     the the program.  The constructor must specify the type of the function to
3949     create and what type of linkage the function should have. The <a
3950     href="#FunctionType"><tt>FunctionType</tt></a> argument
3951     specifies the formal arguments and return value for the function. The same
3952     <a href="#FunctionType"><tt>FunctionType</tt></a> value can be used to
3953     create multiple functions. The <tt>Parent</tt> argument specifies the Module
3954     in which the function is defined. If this argument is provided, the function
3955     will automatically be inserted into that module's list of
3956     functions.</p></li>
3957
3958   <li><tt>bool isDeclaration()</tt>
3959
3960     <p>Return whether or not the <tt>Function</tt> has a body defined.  If the
3961     function is "external", it does not have a body, and thus must be resolved
3962     by linking with a function defined in a different translation unit.</p></li>
3963
3964   <li><tt>Function::iterator</tt> - Typedef for basic block list iterator<br>
3965     <tt>Function::const_iterator</tt> - Typedef for const_iterator.<br>
3966
3967     <tt>begin()</tt>, <tt>end()</tt>
3968     <tt>size()</tt>, <tt>empty()</tt>
3969
3970     <p>These are forwarding methods that make it easy to access the contents of
3971     a <tt>Function</tt> object's <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>
3972     list.</p></li>
3973
3974   <li><tt>Function::BasicBlockListType &amp;getBasicBlockList()</tt>
3975
3976     <p>Returns the list of <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s.  This
3977     is necessary to use when you need to update the list or perform a complex
3978     action that doesn't have a forwarding method.</p></li>
3979
3980   <li><tt>Function::arg_iterator</tt> - Typedef for the argument list
3981 iterator<br>
3982     <tt>Function::const_arg_iterator</tt> - Typedef for const_iterator.<br>
3983
3984     <tt>arg_begin()</tt>, <tt>arg_end()</tt>
3985     <tt>arg_size()</tt>, <tt>arg_empty()</tt>
3986
3987     <p>These are forwarding methods that make it easy to access the contents of
3988     a <tt>Function</tt> object's <a href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>
3989     list.</p></li>
3990
3991   <li><tt>Function::ArgumentListType &amp;getArgumentList()</tt>
3992
3993     <p>Returns the list of <a href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>s.  This is
3994     necessary to use when you need to update the list or perform a complex
3995     action that doesn't have a forwarding method.</p></li>
3996
3997   <li><tt><a href="#BasicBlock">BasicBlock</a> &amp;getEntryBlock()</tt>
3998
3999     <p>Returns the entry <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> for the
4000     function.  Because the entry block for the function is always the first
4001     block, this returns the first block of the <tt>Function</tt>.</p></li>
4002
4003   <li><tt><a href="#Type">Type</a> *getReturnType()</tt><br>
4004     <tt><a href="#FunctionType">FunctionType</a> *getFunctionType()</tt>
4005
4006     <p>This traverses the <a href="#Type"><tt>Type</tt></a> of the
4007     <tt>Function</tt> and returns the return type of the function, or the <a
4008     href="#FunctionType"><tt>FunctionType</tt></a> of the actual
4009     function.</p></li>
4010
4011   <li><tt><a href="#SymbolTable">SymbolTable</a> *getSymbolTable()</tt>
4012
4013     <p> Return a pointer to the <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>
4014     for this <tt>Function</tt>.</p></li>
4015 </ul>
4016
4017 </div>
4018
4019 </div>
4020
4021 <!-- ======================================================================= -->
4022 <h3>
4023   <a name="GlobalVariable">The <tt>GlobalVariable</tt> class</a>
4024 </h3>
4025
4026 <div>
4027
4028 <p><tt>#include "<a
4029 href="/doxygen/GlobalVariable_8h-source.html">llvm/GlobalVariable.h</a>"</tt>
4030 <br>
4031 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1GlobalVariable.html">GlobalVariable
4032  Class</a><br>
4033 Superclasses: <a href="#GlobalValue"><tt>GlobalValue</tt></a>,
4034 <a href="#Constant"><tt>Constant</tt></a>,
4035 <a href="#User"><tt>User</tt></a>,
4036 <a href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
4037
4038 <p>Global variables are represented with the (surprise surprise)
4039 <tt>GlobalVariable</tt> class. Like functions, <tt>GlobalVariable</tt>s are also
4040 subclasses of <a href="#GlobalValue"><tt>GlobalValue</tt></a>, and as such are
4041 always referenced by their address (global values must live in memory, so their
4042 "name" refers to their constant address). See
4043 <a href="#GlobalValue"><tt>GlobalValue</tt></a> for more on this.  Global
4044 variables may have an initial value (which must be a
4045 <a href="#Constant"><tt>Constant</tt></a>), and if they have an initializer,
4046 they may be marked as "constant" themselves (indicating that their contents
4047 never change at runtime).</p>
4048
4049 <!-- _______________________________________________________________________ -->
4050 <h4>
4051   <a name="m_GlobalVariable">
4052     Important Public Members of the <tt>GlobalVariable</tt> class
4053   </a>
4054 </h4>
4055
4056 <div>
4057
4058 <ul>
4059   <li><tt>GlobalVariable(const </tt><tt><a href="#Type">Type</a> *Ty, bool
4060   isConstant, LinkageTypes&amp; Linkage, <a href="#Constant">Constant</a>
4061   *Initializer = 0, const std::string &amp;Name = "", Module* Parent = 0)</tt>
4062
4063     <p>Create a new global variable of the specified type. If
4064     <tt>isConstant</tt> is true then the global variable will be marked as
4065     unchanging for the program. The Linkage parameter specifies the type of
4066     linkage (internal, external, weak, linkonce, appending) for the variable.
4067     If the linkage is InternalLinkage, WeakAnyLinkage, WeakODRLinkage,
4068     LinkOnceAnyLinkage or LinkOnceODRLinkage,&nbsp; then the resultant
4069     global variable will have internal linkage.  AppendingLinkage concatenates
4070     together all instances (in different translation units) of the variable
4071     into a single variable but is only applicable to arrays.  &nbsp;See
4072     the <a href="LangRef.html#modulestructure">LLVM Language Reference</a> for
4073     further details on linkage types. Optionally an initializer, a name, and the
4074     module to put the variable into may be specified for the global variable as
4075     well.</p></li>
4076
4077   <li><tt>bool isConstant() const</tt>
4078
4079     <p>Returns true if this is a global variable that is known not to
4080     be modified at runtime.</p></li>
4081
4082   <li><tt>bool hasInitializer()</tt>
4083
4084     <p>Returns true if this <tt>GlobalVariable</tt> has an intializer.</p></li>
4085
4086   <li><tt><a href="#Constant">Constant</a> *getInitializer()</tt>
4087
4088     <p>Returns the initial value for a <tt>GlobalVariable</tt>.  It is not legal
4089     to call this method if there is no initializer.</p></li>
4090 </ul>
4091
4092 </div>
4093
4094 </div>
4095
4096 <!-- ======================================================================= -->
4097 <h3>
4098   <a name="BasicBlock">The <tt>BasicBlock</tt> class</a>
4099 </h3>
4100
4101 <div>
4102
4103 <p><tt>#include "<a
4104 href="/doxygen/BasicBlock_8h-source.html">llvm/BasicBlock.h</a>"</tt><br>
4105 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1BasicBlock.html">BasicBlock
4106 Class</a><br>
4107 Superclass: <a href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
4108
4109 <p>This class represents a single entry single exit section of the code,
4110 commonly known as a basic block by the compiler community.  The
4111 <tt>BasicBlock</tt> class maintains a list of <a
4112 href="#Instruction"><tt>Instruction</tt></a>s, which form the body of the block.
4113 Matching the language definition, the last element of this list of instructions
4114 is always a terminator instruction (a subclass of the <a
4115 href="#TerminatorInst"><tt>TerminatorInst</tt></a> class).</p>
4116
4117 <p>In addition to tracking the list of instructions that make up the block, the
4118 <tt>BasicBlock</tt> class also keeps track of the <a
4119 href="#Function"><tt>Function</tt></a> that it is embedded into.</p>
4120
4121 <p>Note that <tt>BasicBlock</tt>s themselves are <a
4122 href="#Value"><tt>Value</tt></a>s, because they are referenced by instructions
4123 like branches and can go in the switch tables. <tt>BasicBlock</tt>s have type
4124 <tt>label</tt>.</p>
4125
4126 <!-- _______________________________________________________________________ -->
4127 <h4>
4128   <a name="m_BasicBlock">
4129     Important Public Members of the <tt>BasicBlock</tt> class
4130   </a>
4131 </h4>
4132
4133 <div>
4134 <ul>
4135
4136 <li><tt>BasicBlock(const std::string &amp;Name = "", </tt><tt><a
4137  href="#Function">Function</a> *Parent = 0)</tt>
4138
4139 <p>The <tt>BasicBlock</tt> constructor is used to create new basic blocks for
4140 insertion into a function.  The constructor optionally takes a name for the new
4141 block, and a <a href="#Function"><tt>Function</tt></a> to insert it into.  If
4142 the <tt>Parent</tt> parameter is specified, the new <tt>BasicBlock</tt> is
4143 automatically inserted at the end of the specified <a
4144 href="#Function"><tt>Function</tt></a>, if not specified, the BasicBlock must be
4145 manually inserted into the <a href="#Function"><tt>Function</tt></a>.</p></li>
4146
4147 <li><tt>BasicBlock::iterator</tt> - Typedef for instruction list iterator<br>
4148 <tt>BasicBlock::const_iterator</tt> - Typedef for const_iterator.<br>
4149 <tt>begin()</tt>, <tt>end()</tt>, <tt>front()</tt>, <tt>back()</tt>,
4150 <tt>size()</tt>, <tt>empty()</tt>
4151 STL-style functions for accessing the instruction list.
4152
4153 <p>These methods and typedefs are forwarding functions that have the same
4154 semantics as the standard library methods of the same names.  These methods
4155 expose the underlying instruction list of a basic block in a way that is easy to
4156 manipulate.  To get the full complement of container operations (including
4157 operations to update the list), you must use the <tt>getInstList()</tt>
4158 method.</p></li>
4159
4160 <li><tt>BasicBlock::InstListType &amp;getInstList()</tt>
4161
4162 <p>This method is used to get access to the underlying container that actually
4163 holds the Instructions.  This method must be used when there isn't a forwarding
4164 function in the <tt>BasicBlock</tt> class for the operation that you would like
4165 to perform.  Because there are no forwarding functions for "updating"
4166 operations, you need to use this if you want to update the contents of a
4167 <tt>BasicBlock</tt>.</p></li>
4168
4169 <li><tt><a href="#Function">Function</a> *getParent()</tt>
4170
4171 <p> Returns a pointer to <a href="#Function"><tt>Function</tt></a> the block is
4172 embedded into, or a null pointer if it is homeless.</p></li>
4173
4174 <li><tt><a href="#TerminatorInst">TerminatorInst</a> *getTerminator()</tt>
4175
4176 <p> Returns a pointer to the terminator instruction that appears at the end of
4177 the <tt>BasicBlock</tt>.  If there is no terminator instruction, or if the last
4178 instruction in the block is not a terminator, then a null pointer is
4179 returned.</p></li>
4180
4181 </ul>
4182
4183 </div>
4184
4185 </div>
4186
4187 <!-- ======================================================================= -->
4188 <h3>
4189   <a name="Argument">The <tt>Argument</tt> class</a>
4190 </h3>
4191
4192 <div>
4193
4194 <p>This subclass of Value defines the interface for incoming formal
4195 arguments to a function. A Function maintains a list of its formal
4196 arguments. An argument has a pointer to the parent Function.</p>
4197
4198 </div>
4199
4200 </div>
4201
4202 <!-- *********************************************************************** -->
4203 <hr>
4204 <address>
4205   <a href="http://jigsaw.w3.org/css-validator/check/referer"><img
4206   src="http://jigsaw.w3.org/css-validator/images/vcss-blue" alt="Valid CSS"></a>
4207   <a href="http://validator.w3.org/check/referer"><img
4208   src="http://www.w3.org/Icons/valid-html401" alt="Valid HTML 4.01 Strict"></a>
4209
4210   <a href="mailto:dhurjati@cs.uiuc.edu">Dinakar Dhurjati</a> and
4211   <a href="mailto:sabre@nondot.org">Chris Lattner</a><br>
4212   <a href="http://llvm.org/">The LLVM Compiler Infrastructure</a><br>
4213   Last modified: $Date$
4214 </address>
4215
4216 </body>
4217 </html>