docs: Sphinxify `docs/tutorial/`
[oota-llvm.git] / docs / tutorial / LangImpl6.rst
diff --git a/docs/tutorial/LangImpl6.rst b/docs/tutorial/LangImpl6.rst
new file mode 100644 (file)
index 0000000..30f4e90
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,1728 @@
+============================================================
+Kaleidoscope: Extending the Language: User-defined Operators
+============================================================
+
+.. contents::
+   :local:
+
+Written by `Chris Lattner <mailto:sabre@nondot.org>`_
+
+Chapter 6 Introduction
+======================
+
+Welcome to Chapter 6 of the "`Implementing a language with
+LLVM <index.html>`_" tutorial. At this point in our tutorial, we now
+have a fully functional language that is fairly minimal, but also
+useful. There is still one big problem with it, however. Our language
+doesn't have many useful operators (like division, logical negation, or
+even any comparisons besides less-than).
+
+This chapter of the tutorial takes a wild digression into adding
+user-defined operators to the simple and beautiful Kaleidoscope
+language. This digression now gives us a simple and ugly language in
+some ways, but also a powerful one at the same time. One of the great
+things about creating your own language is that you get to decide what
+is good or bad. In this tutorial we'll assume that it is okay to use
+this as a way to show some interesting parsing techniques.
+
+At the end of this tutorial, we'll run through an example Kaleidoscope
+application that `renders the Mandelbrot set <#example>`_. This gives an
+example of what you can build with Kaleidoscope and its feature set.
+
+User-defined Operators: the Idea
+================================
+
+The "operator overloading" that we will add to Kaleidoscope is more
+general than languages like C++. In C++, you are only allowed to
+redefine existing operators: you can't programatically change the
+grammar, introduce new operators, change precedence levels, etc. In this
+chapter, we will add this capability to Kaleidoscope, which will let the
+user round out the set of operators that are supported.
+
+The point of going into user-defined operators in a tutorial like this
+is to show the power and flexibility of using a hand-written parser.
+Thus far, the parser we have been implementing uses recursive descent
+for most parts of the grammar and operator precedence parsing for the
+expressions. See `Chapter 2 <LangImpl2.html>`_ for details. Without
+using operator precedence parsing, it would be very difficult to allow
+the programmer to introduce new operators into the grammar: the grammar
+is dynamically extensible as the JIT runs.
+
+The two specific features we'll add are programmable unary operators
+(right now, Kaleidoscope has no unary operators at all) as well as
+binary operators. An example of this is:
+
+::
+
+    # Logical unary not.
+    def unary!(v)
+      if v then
+        0
+      else
+        1;
+
+    # Define > with the same precedence as <.
+    def binary> 10 (LHS RHS)
+      RHS < LHS;
+
+    # Binary "logical or", (note that it does not "short circuit")
+    def binary| 5 (LHS RHS)
+      if LHS then
+        1
+      else if RHS then
+        1
+      else
+        0;
+
+    # Define = with slightly lower precedence than relationals.
+    def binary= 9 (LHS RHS)
+      !(LHS < RHS | LHS > RHS);
+
+Many languages aspire to being able to implement their standard runtime
+library in the language itself. In Kaleidoscope, we can implement
+significant parts of the language in the library!
+
+We will break down implementation of these features into two parts:
+implementing support for user-defined binary operators and adding unary
+operators.
+
+User-defined Binary Operators
+=============================
+
+Adding support for user-defined binary operators is pretty simple with
+our current framework. We'll first add support for the unary/binary
+keywords:
+
+.. code-block:: c++
+
+    enum Token {
+      ...
+      // operators
+      tok_binary = -11, tok_unary = -12
+    };
+    ...
+    static int gettok() {
+    ...
+        if (IdentifierStr == "for") return tok_for;
+        if (IdentifierStr == "in") return tok_in;
+        if (IdentifierStr == "binary") return tok_binary;
+        if (IdentifierStr == "unary") return tok_unary;
+        return tok_identifier;
+
+This just adds lexer support for the unary and binary keywords, like we
+did in `previous chapters <LangImpl5.html#iflexer>`_. One nice thing
+about our current AST, is that we represent binary operators with full
+generalisation by using their ASCII code as the opcode. For our extended
+operators, we'll use this same representation, so we don't need any new
+AST or parser support.
+
+On the other hand, we have to be able to represent the definitions of
+these new operators, in the "def binary\| 5" part of the function
+definition. In our grammar so far, the "name" for the function
+definition is parsed as the "prototype" production and into the
+``PrototypeAST`` AST node. To represent our new user-defined operators
+as prototypes, we have to extend the ``PrototypeAST`` AST node like
+this:
+
+.. code-block:: c++
+
+    /// PrototypeAST - This class represents the "prototype" for a function,
+    /// which captures its argument names as well as if it is an operator.
+    class PrototypeAST {
+      std::string Name;
+      std::vector<std::string> Args;
+      bool isOperator;
+      unsigned Precedence;  // Precedence if a binary op.
+    public:
+      PrototypeAST(const std::string &name, const std::vector<std::string> &args,
+                   bool isoperator = false, unsigned prec = 0)
+      : Name(name), Args(args), isOperator(isoperator), Precedence(prec) {}
+
+      bool isUnaryOp() const { return isOperator && Args.size() == 1; }
+      bool isBinaryOp() const { return isOperator && Args.size() == 2; }
+
+      char getOperatorName() const {
+        assert(isUnaryOp() || isBinaryOp());
+        return Name[Name.size()-1];
+      }
+
+      unsigned getBinaryPrecedence() const { return Precedence; }
+
+      Function *Codegen();
+    };
+
+Basically, in addition to knowing a name for the prototype, we now keep
+track of whether it was an operator, and if it was, what precedence
+level the operator is at. The precedence is only used for binary
+operators (as you'll see below, it just doesn't apply for unary
+operators). Now that we have a way to represent the prototype for a
+user-defined operator, we need to parse it:
+
+.. code-block:: c++
+
+    /// prototype
+    ///   ::= id '(' id* ')'
+    ///   ::= binary LETTER number? (id, id)
+    static PrototypeAST *ParsePrototype() {
+      std::string FnName;
+
+      unsigned Kind = 0;  // 0 = identifier, 1 = unary, 2 = binary.
+      unsigned BinaryPrecedence = 30;
+
+      switch (CurTok) {
+      default:
+        return ErrorP("Expected function name in prototype");
+      case tok_identifier:
+        FnName = IdentifierStr;
+        Kind = 0;
+        getNextToken();
+        break;
+      case tok_binary:
+        getNextToken();
+        if (!isascii(CurTok))
+          return ErrorP("Expected binary operator");
+        FnName = "binary";
+        FnName += (char)CurTok;
+        Kind = 2;
+        getNextToken();
+
+        // Read the precedence if present.
+        if (CurTok == tok_number) {
+          if (NumVal < 1 || NumVal > 100)
+            return ErrorP("Invalid precedecnce: must be 1..100");
+          BinaryPrecedence = (unsigned)NumVal;
+          getNextToken();
+        }
+        break;
+      }
+
+      if (CurTok != '(')
+        return ErrorP("Expected '(' in prototype");
+
+      std::vector<std::string> ArgNames;
+      while (getNextToken() == tok_identifier)
+        ArgNames.push_back(IdentifierStr);
+      if (CurTok != ')')
+        return ErrorP("Expected ')' in prototype");
+
+      // success.
+      getNextToken();  // eat ')'.
+
+      // Verify right number of names for operator.
+      if (Kind && ArgNames.size() != Kind)
+        return ErrorP("Invalid number of operands for operator");
+
+      return new PrototypeAST(FnName, ArgNames, Kind != 0, BinaryPrecedence);
+    }
+
+This is all fairly straightforward parsing code, and we have already
+seen a lot of similar code in the past. One interesting part about the
+code above is the couple lines that set up ``FnName`` for binary
+operators. This builds names like "binary@" for a newly defined "@"
+operator. This then takes advantage of the fact that symbol names in the
+LLVM symbol table are allowed to have any character in them, including
+embedded nul characters.
+
+The next interesting thing to add, is codegen support for these binary
+operators. Given our current structure, this is a simple addition of a
+default case for our existing binary operator node:
+
+.. code-block:: c++
+
+    Value *BinaryExprAST::Codegen() {
+      Value *L = LHS->Codegen();
+      Value *R = RHS->Codegen();
+      if (L == 0 || R == 0) return 0;
+
+      switch (Op) {
+      case '+': return Builder.CreateFAdd(L, R, "addtmp");
+      case '-': return Builder.CreateFSub(L, R, "subtmp");
+      case '*': return Builder.CreateFMul(L, R, "multmp");
+      case '<':
+        L = Builder.CreateFCmpULT(L, R, "cmptmp");
+        // Convert bool 0/1 to double 0.0 or 1.0
+        return Builder.CreateUIToFP(L, Type::getDoubleTy(getGlobalContext()),
+                                    "booltmp");
+      default: break;
+      }
+
+      // If it wasn't a builtin binary operator, it must be a user defined one. Emit
+      // a call to it.
+      Function *F = TheModule->getFunction(std::string("binary")+Op);
+      assert(F && "binary operator not found!");
+
+      Value *Ops[2] = { L, R };
+      return Builder.CreateCall(F, Ops, "binop");
+    }
+
+As you can see above, the new code is actually really simple. It just
+does a lookup for the appropriate operator in the symbol table and
+generates a function call to it. Since user-defined operators are just
+built as normal functions (because the "prototype" boils down to a
+function with the right name) everything falls into place.
+
+The final piece of code we are missing, is a bit of top-level magic:
+
+.. code-block:: c++
+
+    Function *FunctionAST::Codegen() {
+      NamedValues.clear();
+
+      Function *TheFunction = Proto->Codegen();
+      if (TheFunction == 0)
+        return 0;
+
+      // If this is an operator, install it.
+      if (Proto->isBinaryOp())
+        BinopPrecedence[Proto->getOperatorName()] = Proto->getBinaryPrecedence();
+
+      // Create a new basic block to start insertion into.
+      BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "entry", TheFunction);
+      Builder.SetInsertPoint(BB);
+
+      if (Value *RetVal = Body->Codegen()) {
+        ...
+
+Basically, before codegening a function, if it is a user-defined
+operator, we register it in the precedence table. This allows the binary
+operator parsing logic we already have in place to handle it. Since we
+are working on a fully-general operator precedence parser, this is all
+we need to do to "extend the grammar".
+
+Now we have useful user-defined binary operators. This builds a lot on
+the previous framework we built for other operators. Adding unary
+operators is a bit more challenging, because we don't have any framework
+for it yet - lets see what it takes.
+
+User-defined Unary Operators
+============================
+
+Since we don't currently support unary operators in the Kaleidoscope
+language, we'll need to add everything to support them. Above, we added
+simple support for the 'unary' keyword to the lexer. In addition to
+that, we need an AST node:
+
+.. code-block:: c++
+
+    /// UnaryExprAST - Expression class for a unary operator.
+    class UnaryExprAST : public ExprAST {
+      char Opcode;
+      ExprAST *Operand;
+    public:
+      UnaryExprAST(char opcode, ExprAST *operand)
+        : Opcode(opcode), Operand(operand) {}
+      virtual Value *Codegen();
+    };
+
+This AST node is very simple and obvious by now. It directly mirrors the
+binary operator AST node, except that it only has one child. With this,
+we need to add the parsing logic. Parsing a unary operator is pretty
+simple: we'll add a new function to do it:
+
+.. code-block:: c++
+
+    /// unary
+    ///   ::= primary
+    ///   ::= '!' unary
+    static ExprAST *ParseUnary() {
+      // If the current token is not an operator, it must be a primary expr.
+      if (!isascii(CurTok) || CurTok == '(' || CurTok == ',')
+        return ParsePrimary();
+
+      // If this is a unary operator, read it.
+      int Opc = CurTok;
+      getNextToken();
+      if (ExprAST *Operand = ParseUnary())
+        return new UnaryExprAST(Opc, Operand);
+      return 0;
+    }
+
+The grammar we add is pretty straightforward here. If we see a unary
+operator when parsing a primary operator, we eat the operator as a
+prefix and parse the remaining piece as another unary operator. This
+allows us to handle multiple unary operators (e.g. "!!x"). Note that
+unary operators can't have ambiguous parses like binary operators can,
+so there is no need for precedence information.
+
+The problem with this function, is that we need to call ParseUnary from
+somewhere. To do this, we change previous callers of ParsePrimary to
+call ParseUnary instead:
+
+.. code-block:: c++
+
+    /// binoprhs
+    ///   ::= ('+' unary)*
+    static ExprAST *ParseBinOpRHS(int ExprPrec, ExprAST *LHS) {
+      ...
+        // Parse the unary expression after the binary operator.
+        ExprAST *RHS = ParseUnary();
+        if (!RHS) return 0;
+      ...
+    }
+    /// expression
+    ///   ::= unary binoprhs
+    ///
+    static ExprAST *ParseExpression() {
+      ExprAST *LHS = ParseUnary();
+      if (!LHS) return 0;
+
+      return ParseBinOpRHS(0, LHS);
+    }
+
+With these two simple changes, we are now able to parse unary operators
+and build the AST for them. Next up, we need to add parser support for
+prototypes, to parse the unary operator prototype. We extend the binary
+operator code above with:
+
+.. code-block:: c++
+
+    /// prototype
+    ///   ::= id '(' id* ')'
+    ///   ::= binary LETTER number? (id, id)
+    ///   ::= unary LETTER (id)
+    static PrototypeAST *ParsePrototype() {
+      std::string FnName;
+
+      unsigned Kind = 0;  // 0 = identifier, 1 = unary, 2 = binary.
+      unsigned BinaryPrecedence = 30;
+
+      switch (CurTok) {
+      default:
+        return ErrorP("Expected function name in prototype");
+      case tok_identifier:
+        FnName = IdentifierStr;
+        Kind = 0;
+        getNextToken();
+        break;
+      case tok_unary:
+        getNextToken();
+        if (!isascii(CurTok))
+          return ErrorP("Expected unary operator");
+        FnName = "unary";
+        FnName += (char)CurTok;
+        Kind = 1;
+        getNextToken();
+        break;
+      case tok_binary:
+        ...
+
+As with binary operators, we name unary operators with a name that
+includes the operator character. This assists us at code generation
+time. Speaking of, the final piece we need to add is codegen support for
+unary operators. It looks like this:
+
+.. code-block:: c++
+
+    Value *UnaryExprAST::Codegen() {
+      Value *OperandV = Operand->Codegen();
+      if (OperandV == 0) return 0;
+
+      Function *F = TheModule->getFunction(std::string("unary")+Opcode);
+      if (F == 0)
+        return ErrorV("Unknown unary operator");
+
+      return Builder.CreateCall(F, OperandV, "unop");
+    }
+
+This code is similar to, but simpler than, the code for binary
+operators. It is simpler primarily because it doesn't need to handle any
+predefined operators.
+
+Kicking the Tires
+=================
+
+It is somewhat hard to believe, but with a few simple extensions we've
+covered in the last chapters, we have grown a real-ish language. With
+this, we can do a lot of interesting things, including I/O, math, and a
+bunch of other things. For example, we can now add a nice sequencing
+operator (printd is defined to print out the specified value and a
+newline):
+
+::
+
+    ready> extern printd(x);
+    Read extern:
+    declare double @printd(double)
+
+    ready> def binary : 1 (x y) 0;  # Low-precedence operator that ignores operands.
+    ..
+    ready> printd(123) : printd(456) : printd(789);
+    123.000000
+    456.000000
+    789.000000
+    Evaluated to 0.000000
+
+We can also define a bunch of other "primitive" operations, such as:
+
+::
+
+    # Logical unary not.
+    def unary!(v)
+      if v then
+        0
+      else
+        1;
+
+    # Unary negate.
+    def unary-(v)
+      0-v;
+
+    # Define > with the same precedence as <.
+    def binary> 10 (LHS RHS)
+      RHS < LHS;
+
+    # Binary logical or, which does not short circuit.
+    def binary| 5 (LHS RHS)
+      if LHS then
+        1
+      else if RHS then
+        1
+      else
+        0;
+
+    # Binary logical and, which does not short circuit.
+    def binary& 6 (LHS RHS)
+      if !LHS then
+        0
+      else
+        !!RHS;
+
+    # Define = with slightly lower precedence than relationals.
+    def binary = 9 (LHS RHS)
+      !(LHS < RHS | LHS > RHS);
+
+    # Define ':' for sequencing: as a low-precedence operator that ignores operands
+    # and just returns the RHS.
+    def binary : 1 (x y) y;
+
+Given the previous if/then/else support, we can also define interesting
+functions for I/O. For example, the following prints out a character
+whose "density" reflects the value passed in: the lower the value, the
+denser the character:
+
+::
+
+    ready>
+
+    extern putchard(char)
+    def printdensity(d)
+      if d > 8 then
+        putchard(32)  # ' '
+      else if d > 4 then
+        putchard(46)  # '.'
+      else if d > 2 then
+        putchard(43)  # '+'
+      else
+        putchard(42); # '*'
+    ...
+    ready> printdensity(1): printdensity(2): printdensity(3):
+           printdensity(4): printdensity(5): printdensity(9):
+           putchard(10);
+    **++.
+    Evaluated to 0.000000
+
+Based on these simple primitive operations, we can start to define more
+interesting things. For example, here's a little function that solves
+for the number of iterations it takes a function in the complex plane to
+converge:
+
+::
+
+    # Determine whether the specific location diverges.
+    # Solve for z = z^2 + c in the complex plane.
+    def mandleconverger(real imag iters creal cimag)
+      if iters > 255 | (real*real + imag*imag > 4) then
+        iters
+      else
+        mandleconverger(real*real - imag*imag + creal,
+                        2*real*imag + cimag,
+                        iters+1, creal, cimag);
+
+    # Return the number of iterations required for the iteration to escape
+    def mandleconverge(real imag)
+      mandleconverger(real, imag, 0, real, imag);
+
+This "``z = z2 + c``" function is a beautiful little creature that is
+the basis for computation of the `Mandelbrot
+Set <http://en.wikipedia.org/wiki/Mandelbrot_set>`_. Our
+``mandelconverge`` function returns the number of iterations that it
+takes for a complex orbit to escape, saturating to 255. This is not a
+very useful function by itself, but if you plot its value over a
+two-dimensional plane, you can see the Mandelbrot set. Given that we are
+limited to using putchard here, our amazing graphical output is limited,
+but we can whip together something using the density plotter above:
+
+::
+
+    # Compute and plot the mandlebrot set with the specified 2 dimensional range
+    # info.
+    def mandelhelp(xmin xmax xstep   ymin ymax ystep)
+      for y = ymin, y < ymax, ystep in (
+        (for x = xmin, x < xmax, xstep in
+           printdensity(mandleconverge(x,y)))
+        : putchard(10)
+      )
+
+    # mandel - This is a convenient helper function for plotting the mandelbrot set
+    # from the specified position with the specified Magnification.
+    def mandel(realstart imagstart realmag imagmag)
+      mandelhelp(realstart, realstart+realmag*78, realmag,
+                 imagstart, imagstart+imagmag*40, imagmag);
+
+Given this, we can try plotting out the mandlebrot set! Lets try it out:
+
+::
+
+    ready> mandel(-2.3, -1.3, 0.05, 0.07);
+    *******************************+++++++++++*************************************
+    *************************+++++++++++++++++++++++*******************************
+    **********************+++++++++++++++++++++++++++++****************************
+    *******************+++++++++++++++++++++.. ...++++++++*************************
+    *****************++++++++++++++++++++++.... ...+++++++++***********************
+    ***************+++++++++++++++++++++++.....   ...+++++++++*********************
+    **************+++++++++++++++++++++++....     ....+++++++++********************
+    *************++++++++++++++++++++++......      .....++++++++*******************
+    ************+++++++++++++++++++++.......       .......+++++++******************
+    ***********+++++++++++++++++++....                ... .+++++++*****************
+    **********+++++++++++++++++.......                     .+++++++****************
+    *********++++++++++++++...........                    ...+++++++***************
+    ********++++++++++++............                      ...++++++++**************
+    ********++++++++++... ..........                        .++++++++**************
+    *******+++++++++.....                                   .+++++++++*************
+    *******++++++++......                                  ..+++++++++*************
+    *******++++++.......                                   ..+++++++++*************
+    *******+++++......                                     ..+++++++++*************
+    *******.... ....                                      ...+++++++++*************
+    *******.... .                                         ...+++++++++*************
+    *******+++++......                                    ...+++++++++*************
+    *******++++++.......                                   ..+++++++++*************
+    *******++++++++......                                   .+++++++++*************
+    *******+++++++++.....                                  ..+++++++++*************
+    ********++++++++++... ..........                        .++++++++**************
+    ********++++++++++++............                      ...++++++++**************
+    *********++++++++++++++..........                     ...+++++++***************
+    **********++++++++++++++++........                     .+++++++****************
+    **********++++++++++++++++++++....                ... ..+++++++****************
+    ***********++++++++++++++++++++++.......       .......++++++++*****************
+    ************+++++++++++++++++++++++......      ......++++++++******************
+    **************+++++++++++++++++++++++....      ....++++++++********************
+    ***************+++++++++++++++++++++++.....   ...+++++++++*********************
+    *****************++++++++++++++++++++++....  ...++++++++***********************
+    *******************+++++++++++++++++++++......++++++++*************************
+    *********************++++++++++++++++++++++.++++++++***************************
+    *************************+++++++++++++++++++++++*******************************
+    ******************************+++++++++++++************************************
+    *******************************************************************************
+    *******************************************************************************
+    *******************************************************************************
+    Evaluated to 0.000000
+    ready> mandel(-2, -1, 0.02, 0.04);
+    **************************+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
+    ***********************++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
+    *********************+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++.
+    *******************+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++...
+    *****************+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++.....
+    ***************++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++........
+    **************++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++...........
+    ************+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++..............
+    ***********++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++........        .
+    **********++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++.............
+    ********+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++..................
+    *******+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++.......................
+    ******+++++++++++++++++++++++++++++++++++...........................
+    *****++++++++++++++++++++++++++++++++............................
+    *****++++++++++++++++++++++++++++...............................
+    ****++++++++++++++++++++++++++......   .........................
+    ***++++++++++++++++++++++++.........     ......    ...........
+    ***++++++++++++++++++++++............
+    **+++++++++++++++++++++..............
+    **+++++++++++++++++++................
+    *++++++++++++++++++.................
+    *++++++++++++++++............ ...
+    *++++++++++++++..............
+    *+++....++++................
+    *..........  ...........
+    *
+    *..........  ...........
+    *+++....++++................
+    *++++++++++++++..............
+    *++++++++++++++++............ ...
+    *++++++++++++++++++.................
+    **+++++++++++++++++++................
+    **+++++++++++++++++++++..............
+    ***++++++++++++++++++++++............
+    ***++++++++++++++++++++++++.........     ......    ...........
+    ****++++++++++++++++++++++++++......   .........................
+    *****++++++++++++++++++++++++++++...............................
+    *****++++++++++++++++++++++++++++++++............................
+    ******+++++++++++++++++++++++++++++++++++...........................
+    *******+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++.......................
+    ********+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++..................
+    Evaluated to 0.000000
+    ready> mandel(-0.9, -1.4, 0.02, 0.03);
+    *******************************************************************************
+    *******************************************************************************
+    *******************************************************************************
+    **********+++++++++++++++++++++************************************************
+    *+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++***************************************
+    +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++**********************************
+    ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*****************************
+    ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*************************
+    +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++**********************
+    +++++++++++++++++++++++++++++++++.........++++++++++++++++++*******************
+    +++++++++++++++++++++++++++++++....   ......+++++++++++++++++++****************
+    +++++++++++++++++++++++++++++.......  ........+++++++++++++++++++**************
+    ++++++++++++++++++++++++++++........   ........++++++++++++++++++++************
+    +++++++++++++++++++++++++++.........     ..  ...+++++++++++++++++++++**********
+    ++++++++++++++++++++++++++...........        ....++++++++++++++++++++++********
+    ++++++++++++++++++++++++.............       .......++++++++++++++++++++++******
+    +++++++++++++++++++++++.............        ........+++++++++++++++++++++++****
+    ++++++++++++++++++++++...........           ..........++++++++++++++++++++++***
+    ++++++++++++++++++++...........                .........++++++++++++++++++++++*
+    ++++++++++++++++++............                  ...........++++++++++++++++++++
+    ++++++++++++++++...............                 .............++++++++++++++++++
+    ++++++++++++++.................                 ...............++++++++++++++++
+    ++++++++++++..................                  .................++++++++++++++
+    +++++++++..................                      .................+++++++++++++
+    ++++++........        .                               .........  ..++++++++++++
+    ++............                                         ......    ....++++++++++
+    ..............                                                    ...++++++++++
+    ..............                                                    ....+++++++++
+    ..............                                                    .....++++++++
+    .............                                                    ......++++++++
+    ...........                                                     .......++++++++
+    .........                                                       ........+++++++
+    .........                                                       ........+++++++
+    .........                                                           ....+++++++
+    ........                                                             ...+++++++
+    .......                                                              ...+++++++
+                                                                        ....+++++++
+                                                                       .....+++++++
+                                                                        ....+++++++
+                                                                        ....+++++++
+                                                                        ....+++++++
+    Evaluated to 0.000000
+    ready> ^D
+
+At this point, you may be starting to realize that Kaleidoscope is a
+real and powerful language. It may not be self-similar :), but it can be
+used to plot things that are!
+
+With this, we conclude the "adding user-defined operators" chapter of
+the tutorial. We have successfully augmented our language, adding the
+ability to extend the language in the library, and we have shown how
+this can be used to build a simple but interesting end-user application
+in Kaleidoscope. At this point, Kaleidoscope can build a variety of
+applications that are functional and can call functions with
+side-effects, but it can't actually define and mutate a variable itself.
+
+Strikingly, variable mutation is an important feature of some languages,
+and it is not at all obvious how to `add support for mutable
+variables <LangImpl7.html>`_ without having to add an "SSA construction"
+phase to your front-end. In the next chapter, we will describe how you
+can add variable mutation without building SSA in your front-end.
+
+Full Code Listing
+=================
+
+Here is the complete code listing for our running example, enhanced with
+the if/then/else and for expressions.. To build this example, use:
+
+.. code-block:: bash
+
+    # Compile
+    clang++ -g toy.cpp `llvm-config --cppflags --ldflags --libs core jit native` -O3 -o toy
+    # Run
+    ./toy
+
+On some platforms, you will need to specify -rdynamic or
+-Wl,--export-dynamic when linking. This ensures that symbols defined in
+the main executable are exported to the dynamic linker and so are
+available for symbol resolution at run time. This is not needed if you
+compile your support code into a shared library, although doing that
+will cause problems on Windows.
+
+Here is the code:
+
+.. code-block:: c++
+
+    #include "llvm/DerivedTypes.h"
+    #include "llvm/ExecutionEngine/ExecutionEngine.h"
+    #include "llvm/ExecutionEngine/JIT.h"
+    #include "llvm/IRBuilder.h"
+    #include "llvm/LLVMContext.h"
+    #include "llvm/Module.h"
+    #include "llvm/PassManager.h"
+    #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
+    #include "llvm/Analysis/Passes.h"
+    #include "llvm/DataLayout.h"
+    #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
+    #include "llvm/Support/TargetSelect.h"
+    #include <cstdio>
+    #include <string>
+    #include <map>
+    #include <vector>
+    using namespace llvm;
+
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+    // Lexer
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+
+    // The lexer returns tokens [0-255] if it is an unknown character, otherwise one
+    // of these for known things.
+    enum Token {
+      tok_eof = -1,
+
+      // commands
+      tok_def = -2, tok_extern = -3,
+
+      // primary
+      tok_identifier = -4, tok_number = -5,
+
+      // control
+      tok_if = -6, tok_then = -7, tok_else = -8,
+      tok_for = -9, tok_in = -10,
+
+      // operators
+      tok_binary = -11, tok_unary = -12
+    };
+
+    static std::string IdentifierStr;  // Filled in if tok_identifier
+    static double NumVal;              // Filled in if tok_number
+
+    /// gettok - Return the next token from standard input.
+    static int gettok() {
+      static int LastChar = ' ';
+
+      // Skip any whitespace.
+      while (isspace(LastChar))
+        LastChar = getchar();
+
+      if (isalpha(LastChar)) { // identifier: [a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*
+        IdentifierStr = LastChar;
+        while (isalnum((LastChar = getchar())))
+          IdentifierStr += LastChar;
+
+        if (IdentifierStr == "def") return tok_def;
+        if (IdentifierStr == "extern") return tok_extern;
+        if (IdentifierStr == "if") return tok_if;
+        if (IdentifierStr == "then") return tok_then;
+        if (IdentifierStr == "else") return tok_else;
+        if (IdentifierStr == "for") return tok_for;
+        if (IdentifierStr == "in") return tok_in;
+        if (IdentifierStr == "binary") return tok_binary;
+        if (IdentifierStr == "unary") return tok_unary;
+        return tok_identifier;
+      }
+
+      if (isdigit(LastChar) || LastChar == '.') {   // Number: [0-9.]+
+        std::string NumStr;
+        do {
+          NumStr += LastChar;
+          LastChar = getchar();
+        } while (isdigit(LastChar) || LastChar == '.');
+
+        NumVal = strtod(NumStr.c_str(), 0);
+        return tok_number;
+      }
+
+      if (LastChar == '#') {
+        // Comment until end of line.
+        do LastChar = getchar();
+        while (LastChar != EOF && LastChar != '\n' && LastChar != '\r');
+
+        if (LastChar != EOF)
+          return gettok();
+      }
+
+      // Check for end of file.  Don't eat the EOF.
+      if (LastChar == EOF)
+        return tok_eof;
+
+      // Otherwise, just return the character as its ascii value.
+      int ThisChar = LastChar;
+      LastChar = getchar();
+      return ThisChar;
+    }
+
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+    // Abstract Syntax Tree (aka Parse Tree)
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+
+    /// ExprAST - Base class for all expression nodes.
+    class ExprAST {
+    public:
+      virtual ~ExprAST() {}
+      virtual Value *Codegen() = 0;
+    };
+
+    /// NumberExprAST - Expression class for numeric literals like "1.0".
+    class NumberExprAST : public ExprAST {
+      double Val;
+    public:
+      NumberExprAST(double val) : Val(val) {}
+      virtual Value *Codegen();
+    };
+
+    /// VariableExprAST - Expression class for referencing a variable, like "a".
+    class VariableExprAST : public ExprAST {
+      std::string Name;
+    public:
+      VariableExprAST(const std::string &name) : Name(name) {}
+      virtual Value *Codegen();
+    };
+
+    /// UnaryExprAST - Expression class for a unary operator.
+    class UnaryExprAST : public ExprAST {
+      char Opcode;
+      ExprAST *Operand;
+    public:
+      UnaryExprAST(char opcode, ExprAST *operand)
+        : Opcode(opcode), Operand(operand) {}
+      virtual Value *Codegen();
+    };
+
+    /// BinaryExprAST - Expression class for a binary operator.
+    class BinaryExprAST : public ExprAST {
+      char Op;
+      ExprAST *LHS, *RHS;
+    public:
+      BinaryExprAST(char op, ExprAST *lhs, ExprAST *rhs)
+        : Op(op), LHS(lhs), RHS(rhs) {}
+      virtual Value *Codegen();
+    };
+
+    /// CallExprAST - Expression class for function calls.
+    class CallExprAST : public ExprAST {
+      std::string Callee;
+      std::vector<ExprAST*> Args;
+    public:
+      CallExprAST(const std::string &callee, std::vector<ExprAST*> &args)
+        : Callee(callee), Args(args) {}
+      virtual Value *Codegen();
+    };
+
+    /// IfExprAST - Expression class for if/then/else.
+    class IfExprAST : public ExprAST {
+      ExprAST *Cond, *Then, *Else;
+    public:
+      IfExprAST(ExprAST *cond, ExprAST *then, ExprAST *_else)
+      : Cond(cond), Then(then), Else(_else) {}
+      virtual Value *Codegen();
+    };
+
+    /// ForExprAST - Expression class for for/in.
+    class ForExprAST : public ExprAST {
+      std::string VarName;
+      ExprAST *Start, *End, *Step, *Body;
+    public:
+      ForExprAST(const std::string &varname, ExprAST *start, ExprAST *end,
+                 ExprAST *step, ExprAST *body)
+        : VarName(varname), Start(start), End(end), Step(step), Body(body) {}
+      virtual Value *Codegen();
+    };
+
+    /// PrototypeAST - This class represents the "prototype" for a function,
+    /// which captures its name, and its argument names (thus implicitly the number
+    /// of arguments the function takes), as well as if it is an operator.
+    class PrototypeAST {
+      std::string Name;
+      std::vector<std::string> Args;
+      bool isOperator;
+      unsigned Precedence;  // Precedence if a binary op.
+    public:
+      PrototypeAST(const std::string &name, const std::vector<std::string> &args,
+                   bool isoperator = false, unsigned prec = 0)
+      : Name(name), Args(args), isOperator(isoperator), Precedence(prec) {}
+
+      bool isUnaryOp() const { return isOperator && Args.size() == 1; }
+      bool isBinaryOp() const { return isOperator && Args.size() == 2; }
+
+      char getOperatorName() const {
+        assert(isUnaryOp() || isBinaryOp());
+        return Name[Name.size()-1];
+      }
+
+      unsigned getBinaryPrecedence() const { return Precedence; }
+
+      Function *Codegen();
+    };
+
+    /// FunctionAST - This class represents a function definition itself.
+    class FunctionAST {
+      PrototypeAST *Proto;
+      ExprAST *Body;
+    public:
+      FunctionAST(PrototypeAST *proto, ExprAST *body)
+        : Proto(proto), Body(body) {}
+
+      Function *Codegen();
+    };
+
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+    // Parser
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+
+    /// CurTok/getNextToken - Provide a simple token buffer.  CurTok is the current
+    /// token the parser is looking at.  getNextToken reads another token from the
+    /// lexer and updates CurTok with its results.
+    static int CurTok;
+    static int getNextToken() {
+      return CurTok = gettok();
+    }
+
+    /// BinopPrecedence - This holds the precedence for each binary operator that is
+    /// defined.
+    static std::map<char, int> BinopPrecedence;
+
+    /// GetTokPrecedence - Get the precedence of the pending binary operator token.
+    static int GetTokPrecedence() {
+      if (!isascii(CurTok))
+        return -1;
+
+      // Make sure it's a declared binop.
+      int TokPrec = BinopPrecedence[CurTok];
+      if (TokPrec <= 0) return -1;
+      return TokPrec;
+    }
+
+    /// Error* - These are little helper functions for error handling.
+    ExprAST *Error(const char *Str) { fprintf(stderr, "Error: %s\n", Str);return 0;}
+    PrototypeAST *ErrorP(const char *Str) { Error(Str); return 0; }
+    FunctionAST *ErrorF(const char *Str) { Error(Str); return 0; }
+
+    static ExprAST *ParseExpression();
+
+    /// identifierexpr
+    ///   ::= identifier
+    ///   ::= identifier '(' expression* ')'
+    static ExprAST *ParseIdentifierExpr() {
+      std::string IdName = IdentifierStr;
+
+      getNextToken();  // eat identifier.
+
+      if (CurTok != '(') // Simple variable ref.
+        return new VariableExprAST(IdName);
+
+      // Call.
+      getNextToken();  // eat (
+      std::vector<ExprAST*> Args;
+      if (CurTok != ')') {
+        while (1) {
+          ExprAST *Arg = ParseExpression();
+          if (!Arg) return 0;
+          Args.push_back(Arg);
+
+          if (CurTok == ')') break;
+
+          if (CurTok != ',')
+            return Error("Expected ')' or ',' in argument list");
+          getNextToken();
+        }
+      }
+
+      // Eat the ')'.
+      getNextToken();
+
+      return new CallExprAST(IdName, Args);
+    }
+
+    /// numberexpr ::= number
+    static ExprAST *ParseNumberExpr() {
+      ExprAST *Result = new NumberExprAST(NumVal);
+      getNextToken(); // consume the number
+      return Result;
+    }
+
+    /// parenexpr ::= '(' expression ')'
+    static ExprAST *ParseParenExpr() {
+      getNextToken();  // eat (.
+      ExprAST *V = ParseExpression();
+      if (!V) return 0;
+
+      if (CurTok != ')')
+        return Error("expected ')'");
+      getNextToken();  // eat ).
+      return V;
+    }
+
+    /// ifexpr ::= 'if' expression 'then' expression 'else' expression
+    static ExprAST *ParseIfExpr() {
+      getNextToken();  // eat the if.
+
+      // condition.
+      ExprAST *Cond = ParseExpression();
+      if (!Cond) return 0;
+
+      if (CurTok != tok_then)
+        return Error("expected then");
+      getNextToken();  // eat the then
+
+      ExprAST *Then = ParseExpression();
+      if (Then == 0) return 0;
+
+      if (CurTok != tok_else)
+        return Error("expected else");
+
+      getNextToken();
+
+      ExprAST *Else = ParseExpression();
+      if (!Else) return 0;
+
+      return new IfExprAST(Cond, Then, Else);
+    }
+
+    /// forexpr ::= 'for' identifier '=' expr ',' expr (',' expr)? 'in' expression
+    static ExprAST *ParseForExpr() {
+      getNextToken();  // eat the for.
+
+      if (CurTok != tok_identifier)
+        return Error("expected identifier after for");
+
+      std::string IdName = IdentifierStr;
+      getNextToken();  // eat identifier.
+
+      if (CurTok != '=')
+        return Error("expected '=' after for");
+      getNextToken();  // eat '='.
+
+
+      ExprAST *Start = ParseExpression();
+      if (Start == 0) return 0;
+      if (CurTok != ',')
+        return Error("expected ',' after for start value");
+      getNextToken();
+
+      ExprAST *End = ParseExpression();
+      if (End == 0) return 0;
+
+      // The step value is optional.
+      ExprAST *Step = 0;
+      if (CurTok == ',') {
+        getNextToken();
+        Step = ParseExpression();
+        if (Step == 0) return 0;
+      }
+
+      if (CurTok != tok_in)
+        return Error("expected 'in' after for");
+      getNextToken();  // eat 'in'.
+
+      ExprAST *Body = ParseExpression();
+      if (Body == 0) return 0;
+
+      return new ForExprAST(IdName, Start, End, Step, Body);
+    }
+
+    /// primary
+    ///   ::= identifierexpr
+    ///   ::= numberexpr
+    ///   ::= parenexpr
+    ///   ::= ifexpr
+    ///   ::= forexpr
+    static ExprAST *ParsePrimary() {
+      switch (CurTok) {
+      default: return Error("unknown token when expecting an expression");
+      case tok_identifier: return ParseIdentifierExpr();
+      case tok_number:     return ParseNumberExpr();
+      case '(':            return ParseParenExpr();
+      case tok_if:         return ParseIfExpr();
+      case tok_for:        return ParseForExpr();
+      }
+    }
+
+    /// unary
+    ///   ::= primary
+    ///   ::= '!' unary
+    static ExprAST *ParseUnary() {
+      // If the current token is not an operator, it must be a primary expr.
+      if (!isascii(CurTok) || CurTok == '(' || CurTok == ',')
+        return ParsePrimary();
+
+      // If this is a unary operator, read it.
+      int Opc = CurTok;
+      getNextToken();
+      if (ExprAST *Operand = ParseUnary())
+        return new UnaryExprAST(Opc, Operand);
+      return 0;
+    }
+
+    /// binoprhs
+    ///   ::= ('+' unary)*
+    static ExprAST *ParseBinOpRHS(int ExprPrec, ExprAST *LHS) {
+      // If this is a binop, find its precedence.
+      while (1) {
+        int TokPrec = GetTokPrecedence();
+
+        // If this is a binop that binds at least as tightly as the current binop,
+        // consume it, otherwise we are done.
+        if (TokPrec < ExprPrec)
+          return LHS;
+
+        // Okay, we know this is a binop.
+        int BinOp = CurTok;
+        getNextToken();  // eat binop
+
+        // Parse the unary expression after the binary operator.
+        ExprAST *RHS = ParseUnary();
+        if (!RHS) return 0;
+
+        // If BinOp binds less tightly with RHS than the operator after RHS, let
+        // the pending operator take RHS as its LHS.
+        int NextPrec = GetTokPrecedence();
+        if (TokPrec < NextPrec) {
+          RHS = ParseBinOpRHS(TokPrec+1, RHS);
+          if (RHS == 0) return 0;
+        }
+
+        // Merge LHS/RHS.
+        LHS = new BinaryExprAST(BinOp, LHS, RHS);
+      }
+    }
+
+    /// expression
+    ///   ::= unary binoprhs
+    ///
+    static ExprAST *ParseExpression() {
+      ExprAST *LHS = ParseUnary();
+      if (!LHS) return 0;
+
+      return ParseBinOpRHS(0, LHS);
+    }
+
+    /// prototype
+    ///   ::= id '(' id* ')'
+    ///   ::= binary LETTER number? (id, id)
+    ///   ::= unary LETTER (id)
+    static PrototypeAST *ParsePrototype() {
+      std::string FnName;
+
+      unsigned Kind = 0; // 0 = identifier, 1 = unary, 2 = binary.
+      unsigned BinaryPrecedence = 30;
+
+      switch (CurTok) {
+      default:
+        return ErrorP("Expected function name in prototype");
+      case tok_identifier:
+        FnName = IdentifierStr;
+        Kind = 0;
+        getNextToken();
+        break;
+      case tok_unary:
+        getNextToken();
+        if (!isascii(CurTok))
+          return ErrorP("Expected unary operator");
+        FnName = "unary";
+        FnName += (char)CurTok;
+        Kind = 1;
+        getNextToken();
+        break;
+      case tok_binary:
+        getNextToken();
+        if (!isascii(CurTok))
+          return ErrorP("Expected binary operator");
+        FnName = "binary";
+        FnName += (char)CurTok;
+        Kind = 2;
+        getNextToken();
+
+        // Read the precedence if present.
+        if (CurTok == tok_number) {
+          if (NumVal < 1 || NumVal > 100)
+            return ErrorP("Invalid precedecnce: must be 1..100");
+          BinaryPrecedence = (unsigned)NumVal;
+          getNextToken();
+        }
+        break;
+      }
+
+      if (CurTok != '(')
+        return ErrorP("Expected '(' in prototype");
+
+      std::vector<std::string> ArgNames;
+      while (getNextToken() == tok_identifier)
+        ArgNames.push_back(IdentifierStr);
+      if (CurTok != ')')
+        return ErrorP("Expected ')' in prototype");
+
+      // success.
+      getNextToken();  // eat ')'.
+
+      // Verify right number of names for operator.
+      if (Kind && ArgNames.size() != Kind)
+        return ErrorP("Invalid number of operands for operator");
+
+      return new PrototypeAST(FnName, ArgNames, Kind != 0, BinaryPrecedence);
+    }
+
+    /// definition ::= 'def' prototype expression
+    static FunctionAST *ParseDefinition() {
+      getNextToken();  // eat def.
+      PrototypeAST *Proto = ParsePrototype();
+      if (Proto == 0) return 0;
+
+      if (ExprAST *E = ParseExpression())
+        return new FunctionAST(Proto, E);
+      return 0;
+    }
+
+    /// toplevelexpr ::= expression
+    static FunctionAST *ParseTopLevelExpr() {
+      if (ExprAST *E = ParseExpression()) {
+        // Make an anonymous proto.
+        PrototypeAST *Proto = new PrototypeAST("", std::vector<std::string>());
+        return new FunctionAST(Proto, E);
+      }
+      return 0;
+    }
+
+    /// external ::= 'extern' prototype
+    static PrototypeAST *ParseExtern() {
+      getNextToken();  // eat extern.
+      return ParsePrototype();
+    }
+
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+    // Code Generation
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+
+    static Module *TheModule;
+    static IRBuilder<> Builder(getGlobalContext());
+    static std::map<std::string, Value*> NamedValues;
+    static FunctionPassManager *TheFPM;
+
+    Value *ErrorV(const char *Str) { Error(Str); return 0; }
+
+    Value *NumberExprAST::Codegen() {
+      return ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(Val));
+    }
+
+    Value *VariableExprAST::Codegen() {
+      // Look this variable up in the function.
+      Value *V = NamedValues[Name];
+      return V ? V : ErrorV("Unknown variable name");
+    }
+
+    Value *UnaryExprAST::Codegen() {
+      Value *OperandV = Operand->Codegen();
+      if (OperandV == 0) return 0;
+
+      Function *F = TheModule->getFunction(std::string("unary")+Opcode);
+      if (F == 0)
+        return ErrorV("Unknown unary operator");
+
+      return Builder.CreateCall(F, OperandV, "unop");
+    }
+
+    Value *BinaryExprAST::Codegen() {
+      Value *L = LHS->Codegen();
+      Value *R = RHS->Codegen();
+      if (L == 0 || R == 0) return 0;
+
+      switch (Op) {
+      case '+': return Builder.CreateFAdd(L, R, "addtmp");
+      case '-': return Builder.CreateFSub(L, R, "subtmp");
+      case '*': return Builder.CreateFMul(L, R, "multmp");
+      case '<':
+        L = Builder.CreateFCmpULT(L, R, "cmptmp");
+        // Convert bool 0/1 to double 0.0 or 1.0
+        return Builder.CreateUIToFP(L, Type::getDoubleTy(getGlobalContext()),
+                                    "booltmp");
+      default: break;
+      }
+
+      // If it wasn't a builtin binary operator, it must be a user defined one. Emit
+      // a call to it.
+      Function *F = TheModule->getFunction(std::string("binary")+Op);
+      assert(F && "binary operator not found!");
+
+      Value *Ops[2] = { L, R };
+      return Builder.CreateCall(F, Ops, "binop");
+    }
+
+    Value *CallExprAST::Codegen() {
+      // Look up the name in the global module table.
+      Function *CalleeF = TheModule->getFunction(Callee);
+      if (CalleeF == 0)
+        return ErrorV("Unknown function referenced");
+
+      // If argument mismatch error.
+      if (CalleeF->arg_size() != Args.size())
+        return ErrorV("Incorrect # arguments passed");
+
+      std::vector<Value*> ArgsV;
+      for (unsigned i = 0, e = Args.size(); i != e; ++i) {
+        ArgsV.push_back(Args[i]->Codegen());
+        if (ArgsV.back() == 0) return 0;
+      }
+
+      return Builder.CreateCall(CalleeF, ArgsV, "calltmp");
+    }
+
+    Value *IfExprAST::Codegen() {
+      Value *CondV = Cond->Codegen();
+      if (CondV == 0) return 0;
+
+      // Convert condition to a bool by comparing equal to 0.0.
+      CondV = Builder.CreateFCmpONE(CondV,
+                                  ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(0.0)),
+                                    "ifcond");
+
+      Function *TheFunction = Builder.GetInsertBlock()->getParent();
+
+      // Create blocks for the then and else cases.  Insert the 'then' block at the
+      // end of the function.
+      BasicBlock *ThenBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "then", TheFunction);
+      BasicBlock *ElseBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "else");
+      BasicBlock *MergeBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "ifcont");
+
+      Builder.CreateCondBr(CondV, ThenBB, ElseBB);
+
+      // Emit then value.
+      Builder.SetInsertPoint(ThenBB);
+
+      Value *ThenV = Then->Codegen();
+      if (ThenV == 0) return 0;
+
+      Builder.CreateBr(MergeBB);
+      // Codegen of 'Then' can change the current block, update ThenBB for the PHI.
+      ThenBB = Builder.GetInsertBlock();
+
+      // Emit else block.
+      TheFunction->getBasicBlockList().push_back(ElseBB);
+      Builder.SetInsertPoint(ElseBB);
+
+      Value *ElseV = Else->Codegen();
+      if (ElseV == 0) return 0;
+
+      Builder.CreateBr(MergeBB);
+      // Codegen of 'Else' can change the current block, update ElseBB for the PHI.
+      ElseBB = Builder.GetInsertBlock();
+
+      // Emit merge block.
+      TheFunction->getBasicBlockList().push_back(MergeBB);
+      Builder.SetInsertPoint(MergeBB);
+      PHINode *PN = Builder.CreatePHI(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()), 2,
+                                      "iftmp");
+
+      PN->addIncoming(ThenV, ThenBB);
+      PN->addIncoming(ElseV, ElseBB);
+      return PN;
+    }
+
+    Value *ForExprAST::Codegen() {
+      // Output this as:
+      //   ...
+      //   start = startexpr
+      //   goto loop
+      // loop:
+      //   variable = phi [start, loopheader], [nextvariable, loopend]
+      //   ...
+      //   bodyexpr
+      //   ...
+      // loopend:
+      //   step = stepexpr
+      //   nextvariable = variable + step
+      //   endcond = endexpr
+      //   br endcond, loop, endloop
+      // outloop:
+
+      // Emit the start code first, without 'variable' in scope.
+      Value *StartVal = Start->Codegen();
+      if (StartVal == 0) return 0;
+
+      // Make the new basic block for the loop header, inserting after current
+      // block.
+      Function *TheFunction = Builder.GetInsertBlock()->getParent();
+      BasicBlock *PreheaderBB = Builder.GetInsertBlock();
+      BasicBlock *LoopBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "loop", TheFunction);
+
+      // Insert an explicit fall through from the current block to the LoopBB.
+      Builder.CreateBr(LoopBB);
+
+      // Start insertion in LoopBB.
+      Builder.SetInsertPoint(LoopBB);
+
+      // Start the PHI node with an entry for Start.
+      PHINode *Variable = Builder.CreatePHI(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()), 2, VarName.c_str());
+      Variable->addIncoming(StartVal, PreheaderBB);
+
+      // Within the loop, the variable is defined equal to the PHI node.  If it
+      // shadows an existing variable, we have to restore it, so save it now.
+      Value *OldVal = NamedValues[VarName];
+      NamedValues[VarName] = Variable;
+
+      // Emit the body of the loop.  This, like any other expr, can change the
+      // current BB.  Note that we ignore the value computed by the body, but don't
+      // allow an error.
+      if (Body->Codegen() == 0)
+        return 0;
+
+      // Emit the step value.
+      Value *StepVal;
+      if (Step) {
+        StepVal = Step->Codegen();
+        if (StepVal == 0) return 0;
+      } else {
+        // If not specified, use 1.0.
+        StepVal = ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(1.0));
+      }
+
+      Value *NextVar = Builder.CreateFAdd(Variable, StepVal, "nextvar");
+
+      // Compute the end condition.
+      Value *EndCond = End->Codegen();
+      if (EndCond == 0) return EndCond;
+
+      // Convert condition to a bool by comparing equal to 0.0.
+      EndCond = Builder.CreateFCmpONE(EndCond,
+                                  ConstantFP::get(getGlobalContext(), APFloat(0.0)),
+                                      "loopcond");
+
+      // Create the "after loop" block and insert it.
+      BasicBlock *LoopEndBB = Builder.GetInsertBlock();
+      BasicBlock *AfterBB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "afterloop", TheFunction);
+
+      // Insert the conditional branch into the end of LoopEndBB.
+      Builder.CreateCondBr(EndCond, LoopBB, AfterBB);
+
+      // Any new code will be inserted in AfterBB.
+      Builder.SetInsertPoint(AfterBB);
+
+      // Add a new entry to the PHI node for the backedge.
+      Variable->addIncoming(NextVar, LoopEndBB);
+
+      // Restore the unshadowed variable.
+      if (OldVal)
+        NamedValues[VarName] = OldVal;
+      else
+        NamedValues.erase(VarName);
+
+
+      // for expr always returns 0.0.
+      return Constant::getNullValue(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()));
+    }
+
+    Function *PrototypeAST::Codegen() {
+      // Make the function type:  double(double,double) etc.
+      std::vector<Type*> Doubles(Args.size(),
+                                 Type::getDoubleTy(getGlobalContext()));
+      FunctionType *FT = FunctionType::get(Type::getDoubleTy(getGlobalContext()),
+                                           Doubles, false);
+
+      Function *F = Function::Create(FT, Function::ExternalLinkage, Name, TheModule);
+
+      // If F conflicted, there was already something named 'Name'.  If it has a
+      // body, don't allow redefinition or reextern.
+      if (F->getName() != Name) {
+        // Delete the one we just made and get the existing one.
+        F->eraseFromParent();
+        F = TheModule->getFunction(Name);
+
+        // If F already has a body, reject this.
+        if (!F->empty()) {
+          ErrorF("redefinition of function");
+          return 0;
+        }
+
+        // If F took a different number of args, reject.
+        if (F->arg_size() != Args.size()) {
+          ErrorF("redefinition of function with different # args");
+          return 0;
+        }
+      }
+
+      // Set names for all arguments.
+      unsigned Idx = 0;
+      for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(); Idx != Args.size();
+           ++AI, ++Idx) {
+        AI->setName(Args[Idx]);
+
+        // Add arguments to variable symbol table.
+        NamedValues[Args[Idx]] = AI;
+      }
+
+      return F;
+    }
+
+    Function *FunctionAST::Codegen() {
+      NamedValues.clear();
+
+      Function *TheFunction = Proto->Codegen();
+      if (TheFunction == 0)
+        return 0;
+
+      // If this is an operator, install it.
+      if (Proto->isBinaryOp())
+        BinopPrecedence[Proto->getOperatorName()] = Proto->getBinaryPrecedence();
+
+      // Create a new basic block to start insertion into.
+      BasicBlock *BB = BasicBlock::Create(getGlobalContext(), "entry", TheFunction);
+      Builder.SetInsertPoint(BB);
+
+      if (Value *RetVal = Body->Codegen()) {
+        // Finish off the function.
+        Builder.CreateRet(RetVal);
+
+        // Validate the generated code, checking for consistency.
+        verifyFunction(*TheFunction);
+
+        // Optimize the function.
+        TheFPM->run(*TheFunction);
+
+        return TheFunction;
+      }
+
+      // Error reading body, remove function.
+      TheFunction->eraseFromParent();
+
+      if (Proto->isBinaryOp())
+        BinopPrecedence.erase(Proto->getOperatorName());
+      return 0;
+    }
+
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+    // Top-Level parsing and JIT Driver
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+
+    static ExecutionEngine *TheExecutionEngine;
+
+    static void HandleDefinition() {
+      if (FunctionAST *F = ParseDefinition()) {
+        if (Function *LF = F->Codegen()) {
+          fprintf(stderr, "Read function definition:");
+          LF->dump();
+        }
+      } else {
+        // Skip token for error recovery.
+        getNextToken();
+      }
+    }
+
+    static void HandleExtern() {
+      if (PrototypeAST *P = ParseExtern()) {
+        if (Function *F = P->Codegen()) {
+          fprintf(stderr, "Read extern: ");
+          F->dump();
+        }
+      } else {
+        // Skip token for error recovery.
+        getNextToken();
+      }
+    }
+
+    static void HandleTopLevelExpression() {
+      // Evaluate a top-level expression into an anonymous function.
+      if (FunctionAST *F = ParseTopLevelExpr()) {
+        if (Function *LF = F->Codegen()) {
+          // JIT the function, returning a function pointer.
+          void *FPtr = TheExecutionEngine->getPointerToFunction(LF);
+
+          // Cast it to the right type (takes no arguments, returns a double) so we
+          // can call it as a native function.
+          double (*FP)() = (double (*)())(intptr_t)FPtr;
+          fprintf(stderr, "Evaluated to %f\n", FP());
+        }
+      } else {
+        // Skip token for error recovery.
+        getNextToken();
+      }
+    }
+
+    /// top ::= definition | external | expression | ';'
+    static void MainLoop() {
+      while (1) {
+        fprintf(stderr, "ready> ");
+        switch (CurTok) {
+        case tok_eof:    return;
+        case ';':        getNextToken(); break;  // ignore top-level semicolons.
+        case tok_def:    HandleDefinition(); break;
+        case tok_extern: HandleExtern(); break;
+        default:         HandleTopLevelExpression(); break;
+        }
+      }
+    }
+
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+    // "Library" functions that can be "extern'd" from user code.
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+
+    /// putchard - putchar that takes a double and returns 0.
+    extern "C"
+    double putchard(double X) {
+      putchar((char)X);
+      return 0;
+    }
+
+    /// printd - printf that takes a double prints it as "%f\n", returning 0.
+    extern "C"
+    double printd(double X) {
+      printf("%f\n", X);
+      return 0;
+    }
+
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+    // Main driver code.
+    //===----------------------------------------------------------------------===//
+
+    int main() {
+      InitializeNativeTarget();
+      LLVMContext &Context = getGlobalContext();
+
+      // Install standard binary operators.
+      // 1 is lowest precedence.
+      BinopPrecedence['<'] = 10;
+      BinopPrecedence['+'] = 20;
+      BinopPrecedence['-'] = 20;
+      BinopPrecedence['*'] = 40;  // highest.
+
+      // Prime the first token.
+      fprintf(stderr, "ready> ");
+      getNextToken();
+
+      // Make the module, which holds all the code.
+      TheModule = new Module("my cool jit", Context);
+
+      // Create the JIT.  This takes ownership of the module.
+      std::string ErrStr;
+      TheExecutionEngine = EngineBuilder(TheModule).setErrorStr(&ErrStr).create();
+      if (!TheExecutionEngine) {
+        fprintf(stderr, "Could not create ExecutionEngine: %s\n", ErrStr.c_str());
+        exit(1);
+      }
+
+      FunctionPassManager OurFPM(TheModule);
+
+      // Set up the optimizer pipeline.  Start with registering info about how the
+      // target lays out data structures.
+      OurFPM.add(new DataLayout(*TheExecutionEngine->getDataLayout()));
+      // Provide basic AliasAnalysis support for GVN.
+      OurFPM.add(createBasicAliasAnalysisPass());
+      // Do simple "peephole" optimizations and bit-twiddling optzns.
+      OurFPM.add(createInstructionCombiningPass());
+      // Reassociate expressions.
+      OurFPM.add(createReassociatePass());
+      // Eliminate Common SubExpressions.
+      OurFPM.add(createGVNPass());
+      // Simplify the control flow graph (deleting unreachable blocks, etc).
+      OurFPM.add(createCFGSimplificationPass());
+
+      OurFPM.doInitialization();
+
+      // Set the global so the code gen can use this.
+      TheFPM = &OurFPM;
+
+      // Run the main "interpreter loop" now.
+      MainLoop();
+
+      TheFPM = 0;
+
+      // Print out all of the generated code.
+      TheModule->dump();
+
+      return 0;
+    }
+
+`Next: Extending the language: mutable variables / SSA
+construction <LangImpl7.html>`_
+