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="llvm.css" type="text/css">
   8 </head>
   9 <body>
  10
  11 <div class="doc_title">
  12   LLVM Programmer's Manual
  13 </div>
  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_fixedarrays">Fixed Size Arrays</a></li>
  60       <li><a href="#dss_heaparrays">Heap Allocated Arrays</a></li>
  61       <li><a href="#dss_smallvector">"llvm/ADT/SmallVector.h"</a></li>
  62       <li><a href="#dss_vector">&lt;vector&gt;</a></li>
  63       <li><a href="#dss_deque">&lt;deque&gt;</a></li>
  64       <li><a href="#dss_list">&lt;list&gt;</a></li>
  65       <li><a href="#dss_ilist">llvm/ADT/ilist.h</a></li>
  66       <li><a href="#dss_other">Other Sequential Container Options</a></li>
  67     </ul></li>
  68     <li><a href="#ds_set">Set-Like Containers (std::set, SmallSet, SetVector, etc)</a>
  69     <ul>
  70       <li><a href="#dss_sortedvectorset">A sorted 'vector'</a></li>
  71       <li><a href="#dss_smallset">"llvm/ADT/SmallSet.h"</a></li>
  72       <li><a href="#dss_smallptrset">"llvm/ADT/SmallPtrSet.h"</a></li>
  73       <li><a href="#dss_denseset">"llvm/ADT/DenseSet.h"</a></li>
  74       <li><a href="#dss_FoldingSet">"llvm/ADT/FoldingSet.h"</a></li>
  75       <li><a href="#dss_set">&lt;set&gt;</a></li>
  76       <li><a href="#dss_setvector">"llvm/ADT/SetVector.h"</a></li>
  77       <li><a href="#dss_uniquevector">"llvm/ADT/UniqueVector.h"</a></li>
  78       <li><a href="#dss_otherset">Other Set-Like ContainerOptions</a></li>
  79     </ul></li>
  80     <li><a href="#ds_map">Map-Like Containers (std::map, DenseMap, etc)</a>
  81     <ul>
  82       <li><a href="#dss_sortedvectormap">A sorted 'vector'</a></li>
  83       <li><a href="#dss_stringmap">"llvm/ADT/StringMap.h"</a></li>
  84       <li><a href="#dss_indexedmap">"llvm/ADT/IndexedMap.h"</a></li>
  85       <li><a href="#dss_densemap">"llvm/ADT/DenseMap.h"</a></li>
  86       <li><a href="#dss_valuemap">"llvm/ADT/ValueMap.h"</a></li>
  87       <li><a href="#dss_map">&lt;map&gt;</a></li>
  88       <li><a href="#dss_othermap">Other Map-Like Container Options</a></li>
  89     </ul></li>
  90     <li><a href="#ds_string">String-like containers</a>
  91     <!--<ul>
  92        todo
  93     </ul>--></li>
  94     <li><a href="#ds_bit">BitVector-like containers</a>
  95     <ul>
  96       <li><a href="#dss_bitvector">A dense bitvector</a></li>
  97       <li><a href="#dss_smallbitvector">A "small" dense bitvector</a></li>
  98       <li><a href="#dss_sparsebitvector">A sparse bitvector</a></li>
  99     </ul></li>
 100   </ul>
 101   </li>
 102   <li><a href="#common">Helpful Hints for Common Operations</a>
 103     <ul>
 104       <li><a href="#inspection">Basic Inspection and Traversal Routines</a>
 105         <ul>
 106           <li><a href="#iterate_function">Iterating over the <tt>BasicBlock</tt>s
 107 in a <tt>Function</tt></a> </li>
 108           <li><a href="#iterate_basicblock">Iterating over the <tt>Instruction</tt>s
 109 in a <tt>BasicBlock</tt></a> </li>
 110           <li><a href="#iterate_institer">Iterating over the <tt>Instruction</tt>s
 111 in a <tt>Function</tt></a> </li>
 112           <li><a href="#iterate_convert">Turning an iterator into a
 113 class pointer</a> </li>
 114           <li><a href="#iterate_complex">Finding call sites: a more
 115 complex example</a> </li>
 116           <li><a href="#calls_and_invokes">Treating calls and invokes
 117 the same way</a> </li>
 118           <li><a href="#iterate_chains">Iterating over def-use &amp;
 119 use-def chains</a> </li>
 120           <li><a href="#iterate_preds">Iterating over predecessors &amp;
 121 successors of blocks</a></li>
 122         </ul>
 123       </li>
 124       <li><a href="#simplechanges">Making simple changes</a>
 125         <ul>
 126           <li><a href="#schanges_creating">Creating and inserting new
 127                  <tt>Instruction</tt>s</a> </li>
 128           <li><a href="#schanges_deleting">Deleting              <tt>Instruction</tt>s</a> </li>
 129           <li><a href="#schanges_replacing">Replacing an                 <tt>Instruction</tt>
 130 with another <tt>Value</tt></a> </li>
 131           <li><a href="#schanges_deletingGV">Deleting <tt>GlobalVariable</tt>s</a> </li>
 132         </ul>
 133       </li>
 134       <li><a href="#create_types">How to Create Types</a></li>
 135 <!--
 136     <li>Working with the Control Flow Graph
 137     <ul>
 138       <li>Accessing predecessors and successors of a <tt>BasicBlock</tt>
 139       <li>
 140       <li>
 141     </ul>
 142 -->
 143     </ul>
 144   </li>
 145
 146   <li><a href="#threading">Threads and LLVM</a>
 147   <ul>
 148     <li><a href="#startmultithreaded">Entering and Exiting Multithreaded Mode
 149         </a></li>
 150     <li><a href="#shutdown">Ending execution with <tt>llvm_shutdown()</tt></a></li>
 151     <li><a href="#managedstatic">Lazy initialization with <tt>ManagedStatic</tt></a></li>
 152     <li><a href="#llvmcontext">Achieving Isolation with <tt>LLVMContext</tt></a></li>
 153     <li><a href="#jitthreading">Threads and the JIT</a></li>
 154   </ul>
 155   </li>
 156
 157   <li><a href="#advanced">Advanced Topics</a>
 158   <ul>
 159   <li><a href="#TypeResolve">LLVM Type Resolution</a>
 160   <ul>
 161     <li><a href="#BuildRecType">Basic Recursive Type Construction</a></li>
 162     <li><a href="#refineAbstractTypeTo">The <tt>refineAbstractTypeTo</tt> method</a></li>
 163     <li><a href="#PATypeHolder">The PATypeHolder Class</a></li>
 164     <li><a href="#AbstractTypeUser">The AbstractTypeUser Class</a></li>
 165   </ul></li>
 166
 167   <li><a href="#SymbolTable">The <tt>ValueSymbolTable</tt> and <tt>TypeSymbolTable</tt> classes</a></li>
 168   <li><a href="#UserLayout">The <tt>User</tt> and owned <tt>Use</tt> classes' memory layout</a></li>
 169   </ul></li>
 170
 171   <li><a href="#coreclasses">The Core LLVM Class Hierarchy Reference</a>
 172     <ul>
 173       <li><a href="#Type">The <tt>Type</tt> class</a> </li>
 174       <li><a href="#Module">The <tt>Module</tt> class</a></li>
 175       <li><a href="#Value">The <tt>Value</tt> class</a>
 176       <ul>
 177         <li><a href="#User">The <tt>User</tt> class</a>
 178         <ul>
 179           <li><a href="#Instruction">The <tt>Instruction</tt> class</a></li>
 180           <li><a href="#Constant">The <tt>Constant</tt> class</a>
 181           <ul>
 182             <li><a href="#GlobalValue">The <tt>GlobalValue</tt> class</a>
 183             <ul>
 184               <li><a href="#Function">The <tt>Function</tt> class</a></li>
 185               <li><a href="#GlobalVariable">The <tt>GlobalVariable</tt> class</a></li>
 186             </ul>
 187             </li>
 188           </ul>
 189           </li>
 190         </ul>
 191         </li>
 192         <li><a href="#BasicBlock">The <tt>BasicBlock</tt> class</a></li>
 193         <li><a href="#Argument">The <tt>Argument</tt> class</a></li>
 194       </ul>
 195       </li>
 196     </ul>
 197   </li>
 198 </ol>
 199
 200 <div class="doc_author">
 201   <p>Written by <a href="mailto:sabre@nondot.org">Chris Lattner</a>,
 202                 <a href="mailto:dhurjati@cs.uiuc.edu">Dinakar Dhurjati</a>,
 203                 <a href="mailto:ggreif@gmail.com">Gabor Greif</a>,
 204                 <a href="mailto:jstanley@cs.uiuc.edu">Joel Stanley</a>,
 205                 <a href="mailto:rspencer@x10sys.com">Reid Spencer</a> and
 206                 <a href="mailto:owen@apple.com">Owen Anderson</a></p>
 207 </div>
 208
 209 <!-- *********************************************************************** -->
 210 <div class="doc_section">
 211   <a name="introduction">Introduction </a>
 212 </div>
 213 <!-- *********************************************************************** -->
 214
 215 <div class="doc_text">
 216
 217 <p>This document is meant to highlight some of the important classes and
 218 interfaces available in the LLVM source-base.  This manual is not
 219 intended to explain what LLVM is, how it works, and what LLVM code looks
 220 like.  It assumes that you know the basics of LLVM and are interested
 221 in writing transformations or otherwise analyzing or manipulating the
 222 code.</p>
 223
 224 <p>This document should get you oriented so that you can find your
 225 way in the continuously growing source code that makes up the LLVM
 226 infrastructure. Note that this manual is not intended to serve as a
 227 replacement for reading the source code, so if you think there should be
 228 a method in one of these classes to do something, but it's not listed,
 229 check the source.  Links to the <a href="/doxygen/">doxygen</a> sources
 230 are provided to make this as easy as possible.</p>
 231
 232 <p>The first section of this document describes general information that is
 233 useful to know when working in the LLVM infrastructure, and the second describes
 234 the Core LLVM classes.  In the future this manual will be extended with
 235 information describing how to use extension libraries, such as dominator
 236 information, CFG traversal routines, and useful utilities like the <tt><a
 237 href="/doxygen/InstVisitor_8h-source.html">InstVisitor</a></tt> template.</p>
 238
 239 </div>
 240
 241 <!-- *********************************************************************** -->
 242 <div class="doc_section">
 243   <a name="general">General Information</a>
 244 </div>
 245 <!-- *********************************************************************** -->
 246
 247 <div class="doc_text">
 248
 249 <p>This section contains general information that is useful if you are working
 250 in the LLVM source-base, but that isn't specific to any particular API.</p>
 251
 252 </div>
 253
 254 <!-- ======================================================================= -->
 255 <div class="doc_subsection">
 256   <a name="stl">The C++ Standard Template Library</a>
 257 </div>
 258
 259 <div class="doc_text">
 260
 261 <p>LLVM makes heavy use of the C++ Standard Template Library (STL),
 262 perhaps much more than you are used to, or have seen before.  Because of
 263 this, you might want to do a little background reading in the
 264 techniques used and capabilities of the library.  There are many good
 265 pages that discuss the STL, and several books on the subject that you
 266 can get, so it will not be discussed in this document.</p>
 267
 268 <p>Here are some useful links:</p>
 269
 270 <ol>
 271
 272 <li><a href="http://www.dinkumware.com/refxcpp.html">Dinkumware C++ Library
 273 reference</a> - an excellent reference for the STL and other parts of the
 274 standard C++ library.</li>
 275
 276 <li><a href="http://www.tempest-sw.com/cpp/">C++ In a Nutshell</a> - This is an
 277 O'Reilly book in the making.  It has a decent Standard Library
 278 Reference that rivals Dinkumware's, and is unfortunately no longer free since the
 279 book has been published.</li>
 280
 281 <li><a href="http://www.parashift.com/c++-faq-lite/">C++ Frequently Asked
 282 Questions</a></li>
 283
 284 <li><a href="http://www.sgi.com/tech/stl/">SGI's STL Programmer's Guide</a> -
 285 Contains a useful <a
 286 href="http://www.sgi.com/tech/stl/stl_introduction.html">Introduction to the
 287 STL</a>.</li>
 288
 289 <li><a href="http://www.research.att.com/%7Ebs/C++.html">Bjarne Stroustrup's C++
 290 Page</a></li>
 291
 292 <li><a href="http://64.78.49.204/">
 293 Bruce Eckel's Thinking in C++, 2nd ed. Volume 2 Revision 4.0 (even better, get
 294 the book).</a></li>
 295
 296 </ol>
 297
 298 <p>You are also encouraged to take a look at the <a
 299 href="CodingStandards.html">LLVM Coding Standards</a> guide which focuses on how
 300 to write maintainable code more than where to put your curly braces.</p>
 301
 302 </div>
 303
 304 <!-- ======================================================================= -->
 305 <div class="doc_subsection">
 306   <a name="stl">Other useful references</a>
 307 </div>
 308
 309 <div class="doc_text">
 310
 311 <ol>
 312 <li><a href="http://www.psc.edu/%7Esemke/cvs_branches.html">CVS
 313 Branch and Tag Primer</a></li>
 314 <li><a href="http://www.fortran-2000.com/ArnaudRecipes/sharedlib.html">Using
 315 static and shared libraries across platforms</a></li>
 316 </ol>
 317
 318 </div>
 319
 320 <!-- *********************************************************************** -->
 321 <div class="doc_section">
 322   <a name="apis">Important and useful LLVM APIs</a>
 323 </div>
 324 <!-- *********************************************************************** -->
 325
 326 <div class="doc_text">
 327
 328 <p>Here we highlight some LLVM APIs that are generally useful and good to
 329 know about when writing transformations.</p>
 330
 331 </div>
 332
 333 <!-- ======================================================================= -->
 334 <div class="doc_subsection">
 335   <a name="isa">The <tt>isa&lt;&gt;</tt>, <tt>cast&lt;&gt;</tt> and
 336   <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt> templates</a>
 337 </div>
 338
 339 <div class="doc_text">
 340
 341 <p>The LLVM source-base makes extensive use of a custom form of RTTI.
 342 These templates have many similarities to the C++ <tt>dynamic_cast&lt;&gt;</tt>
 343 operator, but they don't have some drawbacks (primarily stemming from
 344 the fact that <tt>dynamic_cast&lt;&gt;</tt> only works on classes that
 345 have a v-table). Because they are used so often, you must know what they
 346 do and how they work. All of these templates are defined in the <a
 347  href="/doxygen/Casting_8h-source.html"><tt>llvm/Support/Casting.h</tt></a>
 348 file (note that you very rarely have to include this file directly).</p>
 349
 350 <dl>
 351   <dt><tt>isa&lt;&gt;</tt>: </dt>
 352
 353   <dd><p>The <tt>isa&lt;&gt;</tt> operator works exactly like the Java
 354   "<tt>instanceof</tt>" operator.  It returns true or false depending on whether
 355   a reference or pointer points to an instance of the specified class.  This can
 356   be very useful for constraint checking of various sorts (example below).</p>
 357   </dd>
 358
 359   <dt><tt>cast&lt;&gt;</tt>: </dt>
 360
 361   <dd><p>The <tt>cast&lt;&gt;</tt> operator is a "checked cast" operation. It
 362   converts a pointer or reference from a base class to a derived class, causing
 363   an assertion failure if it is not really an instance of the right type.  This
 364   should be used in cases where you have some information that makes you believe
 365   that something is of the right type.  An example of the <tt>isa&lt;&gt;</tt>
 366   and <tt>cast&lt;&gt;</tt> template is:</p>
 367
 368 <div class="doc_code">
 369 <pre>
 370 static bool isLoopInvariant(const <a href="#Value">Value</a> *V, const Loop *L) {
 371   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))
 372     return true;
 373
 374   // <i>Otherwise, it must be an instruction...</i>
 375   return !L-&gt;contains(cast&lt;<a href="#Instruction">Instruction</a>&gt;(V)-&gt;getParent());
 376 }
 377 </pre>
 378 </div>
 379
 380   <p>Note that you should <b>not</b> use an <tt>isa&lt;&gt;</tt> test followed
 381   by a <tt>cast&lt;&gt;</tt>, for that use the <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt>
 382   operator.</p>
 383
 384   </dd>
 385
 386   <dt><tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt>:</dt>
 387
 388   <dd><p>The <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt> operator is a "checking cast" operation.
 389   It checks to see if the operand is of the specified type, and if so, returns a
 390   pointer to it (this operator does not work with references). If the operand is
 391   not of the correct type, a null pointer is returned.  Thus, this works very
 392   much like the <tt>dynamic_cast&lt;&gt;</tt> operator in C++, and should be
 393   used in the same circumstances.  Typically, the <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt>
 394   operator is used in an <tt>if</tt> statement or some other flow control
 395   statement like this:</p>
 396
 397 <div class="doc_code">
 398 <pre>
 399 if (<a href="#AllocationInst">AllocationInst</a> *AI = dyn_cast&lt;<a href="#AllocationInst">AllocationInst</a>&gt;(Val)) {
 400   // <i>...</i>
 401 }
 402 </pre>
 403 </div>
 404
 405   <p>This form of the <tt>if</tt> statement effectively combines together a call
 406   to <tt>isa&lt;&gt;</tt> and a call to <tt>cast&lt;&gt;</tt> into one
 407   statement, which is very convenient.</p>
 408
 409   <p>Note that the <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt> operator, like C++'s
 410   <tt>dynamic_cast&lt;&gt;</tt> or Java's <tt>instanceof</tt> operator, can be
 411   abused.  In particular, you should not use big chained <tt>if/then/else</tt>
 412   blocks to check for lots of different variants of classes.  If you find
 413   yourself wanting to do this, it is much cleaner and more efficient to use the
 414   <tt>InstVisitor</tt> class to dispatch over the instruction type directly.</p>
 415
 416   </dd>
 417
 418   <dt><tt>cast_or_null&lt;&gt;</tt>: </dt>
 419
 420   <dd><p>The <tt>cast_or_null&lt;&gt;</tt> operator works just like the
 421   <tt>cast&lt;&gt;</tt> operator, except that it allows for a null pointer as an
 422   argument (which it then propagates).  This can sometimes be useful, allowing
 423   you to combine several null checks into one.</p></dd>
 424
 425   <dt><tt>dyn_cast_or_null&lt;&gt;</tt>: </dt>
 426
 427   <dd><p>The <tt>dyn_cast_or_null&lt;&gt;</tt> operator works just like the
 428   <tt>dyn_cast&lt;&gt;</tt> operator, except that it allows for a null pointer
 429   as an argument (which it then propagates).  This can sometimes be useful,
 430   allowing you to combine several null checks into one.</p></dd>
 431
 432 </dl>
 433
 434 <p>These five templates can be used with any classes, whether they have a
 435 v-table or not.  To add support for these templates, you simply need to add
 436 <tt>classof</tt> static methods to the class you are interested casting
 437 to. Describing this is currently outside the scope of this document, but there
 438 are lots of examples in the LLVM source base.</p>
 439
 440 </div>
 441
 442
 443 <!-- ======================================================================= -->
 444 <div class="doc_subsection">
 445   <a name="string_apis">Passing strings (the <tt>StringRef</tt>
 446 and <tt>Twine</tt> classes)</a>
 447 </div>
 448
 449 <div class="doc_text">
 450
 451 <p>Although LLVM generally does not do much string manipulation, we do have
 452 several important APIs which take strings.  Two important examples are the
 453 Value class -- which has names for instructions, functions, etc. -- and the
 454 StringMap class which is used extensively in LLVM and Clang.</p>
 455
 456 <p>These are generic classes, and they need to be able to accept strings which
 457 may have embedded null characters.  Therefore, they cannot simply take
 458 a <tt>const char *</tt>, and taking a <tt>const std::string&amp;</tt> requires
 459 clients to perform a heap allocation which is usually unnecessary.  Instead,
 460 many LLVM APIs use a <tt>const StringRef&amp;</tt> or a <tt>const
 461 Twine&amp;</tt> for passing strings efficiently.</p>
 462
 463 </div>
 464
 465 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 466 <div class="doc_subsubsection">
 467   <a name="StringRef">The <tt>StringRef</tt> class</a>
 468 </div>
 469
 470 <div class="doc_text">
 471
 472 <p>The <tt>StringRef</tt> data type represents a reference to a constant string
 473 (a character array and a length) and supports the common operations available
 474 on <tt>std:string</tt>, but does not require heap allocation.</p>
 475
 476 <p>It can be implicitly constructed using a C style null-terminated string,
 477 an <tt>std::string</tt>, or explicitly with a character pointer and length.
 478 For example, the <tt>StringRef</tt> find function is declared as:</p>
 479
 480 <div class="doc_code">
 481   iterator find(const StringRef &amp;Key);
 482 </div>
 483
 484 <p>and clients can call it using any one of:</p>
 485
 486 <div class="doc_code">
 487 <pre>
 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 </div>
 493
 494 <p>Similarly, APIs which need to return a string may return a <tt>StringRef</tt>
 495 instance, which can be used directly or converted to an <tt>std::string</tt>
 496 using the <tt>str</tt> member function.  See
 497 "<tt><a href="/doxygen/classllvm_1_1StringRef_8h-source.html">llvm/ADT/StringRef.h</a></tt>"
 498 for more information.</p>
 499
 500 <p>You should rarely use the <tt>StringRef</tt> class directly, because it contains
 501 pointers to external memory it is not generally safe to store an instance of the
 502 class (unless you know that the external storage will not be freed).</p>
 503
 504 </div>
 505
 506 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 507 <div class="doc_subsubsection">
 508   <a name="Twine">The <tt>Twine</tt> class</a>
 509 </div>
 510
 511 <div class="doc_text">
 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
 543 <!-- ======================================================================= -->
 544 <div class="doc_subsection">
 545   <a name="DEBUG">The <tt>DEBUG()</tt> macro and <tt>-debug</tt> option</a>
 546 </div>
 547
 548 <div class="doc_text">
 549
 550 <p>Often when working on your pass you will put a bunch of debugging printouts
 551 and other code into your pass.  After you get it working, you want to remove
 552 it, but you may need it again in the future (to work out new bugs that you run
 553 across).</p>
 554
 555 <p> Naturally, because of this, you don't want to delete the debug printouts,
 556 but you don't want them to always be noisy.  A standard compromise is to comment
 557 them out, allowing you to enable them if you need them in the future.</p>
 558
 559 <p>The "<tt><a href="/doxygen/Debug_8h-source.html">llvm/Support/Debug.h</a></tt>"
 560 file provides a macro named <tt>DEBUG()</tt> that is a much nicer solution to
 561 this problem.  Basically, you can put arbitrary code into the argument of the
 562 <tt>DEBUG</tt> macro, and it is only executed if '<tt>opt</tt>' (or any other
 563 tool) is run with the '<tt>-debug</tt>' command line argument:</p>
 564
 565 <div class="doc_code">
 566 <pre>
 567 DEBUG(errs() &lt;&lt; "I am here!\n");
 568 </pre>
 569 </div>
 570
 571 <p>Then you can run your pass like this:</p>
 572
 573 <div class="doc_code">
 574 <pre>
 575 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass
 576 <i>&lt;no output&gt;</i>
 577 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass -debug
 578 I am here!
 579 </pre>
 580 </div>
 581
 582 <p>Using the <tt>DEBUG()</tt> macro instead of a home-brewed solution allows you
 583 to not have to create "yet another" command line option for the debug output for
 584 your pass.  Note that <tt>DEBUG()</tt> macros are disabled for optimized builds,
 585 so they do not cause a performance impact at all (for the same reason, they
 586 should also not contain side-effects!).</p>
 587
 588 <p>One additional nice thing about the <tt>DEBUG()</tt> macro is that you can
 589 enable or disable it directly in gdb.  Just use "<tt>set DebugFlag=0</tt>" or
 590 "<tt>set DebugFlag=1</tt>" from the gdb if the program is running.  If the
 591 program hasn't been started yet, you can always just run it with
 592 <tt>-debug</tt>.</p>
 593
 594 </div>
 595
 596 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 597 <div class="doc_subsubsection">
 598   <a name="DEBUG_TYPE">Fine grained debug info with <tt>DEBUG_TYPE</tt> and
 599   the <tt>-debug-only</tt> option</a>
 600 </div>
 601
 602 <div class="doc_text">
 603
 604 <p>Sometimes you may find yourself in a situation where enabling <tt>-debug</tt>
 605 just turns on <b>too much</b> information (such as when working on the code
 606 generator).  If you want to enable debug information with more fine-grained
 607 control, you define the <tt>DEBUG_TYPE</tt> macro and the <tt>-debug</tt> only
 608 option as follows:</p>
 609
 610 <div class="doc_code">
 611 <pre>
 612 #undef  DEBUG_TYPE
 613 DEBUG(errs() &lt;&lt; "No debug type\n");
 614 #define DEBUG_TYPE "foo"
 615 DEBUG(errs() &lt;&lt; "'foo' debug type\n");
 616 #undef  DEBUG_TYPE
 617 #define DEBUG_TYPE "bar"
 618 DEBUG(errs() &lt;&lt; "'bar' debug type\n"));
 619 #undef  DEBUG_TYPE
 620 #define DEBUG_TYPE ""
 621 DEBUG(errs() &lt;&lt; "No debug type (2)\n");
 622 </pre>
 623 </div>
 624
 625 <p>Then you can run your pass like this:</p>
 626
 627 <div class="doc_code">
 628 <pre>
 629 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass
 630 <i>&lt;no output&gt;</i>
 631 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass -debug
 632 No debug type
 633 'foo' debug type
 634 'bar' debug type
 635 No debug type (2)
 636 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass -debug-only=foo
 637 'foo' debug type
 638 $ opt &lt; a.bc &gt; /dev/null -mypass -debug-only=bar
 639 'bar' debug type
 640 </pre>
 641 </div>
 642
 643 <p>Of course, in practice, you should only set <tt>DEBUG_TYPE</tt> at the top of
 644 a file, to specify the debug type for the entire module (if you do this before
 645 you <tt>#include "llvm/Support/Debug.h"</tt>, you don't have to insert the ugly
 646 <tt>#undef</tt>'s).  Also, you should use names more meaningful than "foo" and
 647 "bar", because there is no system in place to ensure that names do not
 648 conflict. If two different modules use the same string, they will all be turned
 649 on when the name is specified. This allows, for example, all debug information
 650 for instruction scheduling to be enabled with <tt>-debug-type=InstrSched</tt>,
 651 even if the source lives in multiple files.</p>
 652
 653 <p>The <tt>DEBUG_WITH_TYPE</tt> macro is also available for situations where you
 654 would like to set <tt>DEBUG_TYPE</tt>, but only for one specific <tt>DEBUG</tt>
 655 statement. It takes an additional first parameter, which is the type to use. For
 656 example, the preceding example could be written as:</p>
 657
 658
 659 <div class="doc_code">
 660 <pre>
 661 DEBUG_WITH_TYPE("", errs() &lt;&lt; "No debug type\n");
 662 DEBUG_WITH_TYPE("foo", errs() &lt;&lt; "'foo' debug type\n");
 663 DEBUG_WITH_TYPE("bar", errs() &lt;&lt; "'bar' debug type\n"));
 664 DEBUG_WITH_TYPE("", errs() &lt;&lt; "No debug type (2)\n");
 665 </pre>
 666 </div>
 667
 668 </div>
 669
 670 <!-- ======================================================================= -->
 671 <div class="doc_subsection">
 672   <a name="Statistic">The <tt>Statistic</tt> class &amp; <tt>-stats</tt>
 673   option</a>
 674 </div>
 675
 676 <div class="doc_text">
 677
 678 <p>The "<tt><a
 679 href="/doxygen/Statistic_8h-source.html">llvm/ADT/Statistic.h</a></tt>" file
 680 provides a class named <tt>Statistic</tt> that is used as a unified way to
 681 keep track of what the LLVM compiler is doing and how effective various
 682 optimizations are.  It is useful to see what optimizations are contributing to
 683 making a particular program run faster.</p>
 684
 685 <p>Often you may run your pass on some big program, and you're interested to see
 686 how many times it makes a certain transformation.  Although you can do this with
 687 hand inspection, or some ad-hoc method, this is a real pain and not very useful
 688 for big programs.  Using the <tt>Statistic</tt> class makes it very easy to
 689 keep track of this information, and the calculated information is presented in a
 690 uniform manner with the rest of the passes being executed.</p>
 691
 692 <p>There are many examples of <tt>Statistic</tt> uses, but the basics of using
 693 it are as follows:</p>
 694
 695 <ol>
 696     <li><p>Define your statistic like this:</p>
 697
 698 <div class="doc_code">
 699 <pre>
 700 #define <a href="#DEBUG_TYPE">DEBUG_TYPE</a> "mypassname"   <i>// This goes before any #includes.</i>
 701 STATISTIC(NumXForms, "The # of times I did stuff");
 702 </pre>
 703 </div>
 704
 705   <p>The <tt>STATISTIC</tt> macro defines a static variable, whose name is
 706     specified by the first argument.  The pass name is taken from the DEBUG_TYPE
 707     macro, and the description is taken from the second argument.  The variable
 708     defined ("NumXForms" in this case) acts like an unsigned integer.</p></li>
 709
 710     <li><p>Whenever you make a transformation, bump the counter:</p>
 711
 712 <div class="doc_code">
 713 <pre>
 714 ++NumXForms;   // <i>I did stuff!</i>
 715 </pre>
 716 </div>
 717
 718     </li>
 719   </ol>
 720
 721   <p>That's all you have to do.  To get '<tt>opt</tt>' to print out the
 722   statistics gathered, use the '<tt>-stats</tt>' option:</p>
 723
 724 <div class="doc_code">
 725 <pre>
 726 $ opt -stats -mypassname &lt; program.bc &gt; /dev/null
 727 <i>... statistics output ...</i>
 728 </pre>
 729 </div>
 730
 731   <p> When running <tt>opt</tt> on a C file from the SPEC benchmark
 732 suite, it gives a report that looks like this:</p>
 733
 734 <div class="doc_code">
 735 <pre>
 736    7646 bitcodewriter   - Number of normal instructions
 737     725 bitcodewriter   - Number of oversized instructions
 738  129996 bitcodewriter   - Number of bitcode bytes written
 739    2817 raise           - Number of insts DCEd or constprop'd
 740    3213 raise           - Number of cast-of-self removed
 741    5046 raise           - Number of expression trees converted
 742      75 raise           - Number of other getelementptr's formed
 743     138 raise           - Number of load/store peepholes
 744      42 deadtypeelim    - Number of unused typenames removed from symtab
 745     392 funcresolve     - Number of varargs functions resolved
 746      27 globaldce       - Number of global variables removed
 747       2 adce            - Number of basic blocks removed
 748     134 cee             - Number of branches revectored
 749      49 cee             - Number of setcc instruction eliminated
 750     532 gcse            - Number of loads removed
 751    2919 gcse            - Number of instructions removed
 752      86 indvars         - Number of canonical indvars added
 753      87 indvars         - Number of aux indvars removed
 754      25 instcombine     - Number of dead inst eliminate
 755     434 instcombine     - Number of insts combined
 756     248 licm            - Number of load insts hoisted
 757    1298 licm            - Number of insts hoisted to a loop pre-header
 758       3 licm            - Number of insts hoisted to multiple loop preds (bad, no loop pre-header)
 759      75 mem2reg         - Number of alloca's promoted
 760    1444 cfgsimplify     - Number of blocks simplified
 761 </pre>
 762 </div>
 763
 764 <p>Obviously, with so many optimizations, having a unified framework for this
 765 stuff is very nice.  Making your pass fit well into the framework makes it more
 766 maintainable and useful.</p>
 767
 768 </div>
 769
 770 <!-- ======================================================================= -->
 771 <div class="doc_subsection">
 772   <a name="ViewGraph">Viewing graphs while debugging code</a>
 773 </div>
 774
 775 <div class="doc_text">
 776
 777 <p>Several of the important data structures in LLVM are graphs: for example
 778 CFGs made out of LLVM <a href="#BasicBlock">BasicBlock</a>s, CFGs made out of
 779 LLVM <a href="CodeGenerator.html#machinebasicblock">MachineBasicBlock</a>s, and
 780 <a href="CodeGenerator.html#selectiondag_intro">Instruction Selection
 781 DAGs</a>.  In many cases, while debugging various parts of the compiler, it is
 782 nice to instantly visualize these graphs.</p>
 783
 784 <p>LLVM provides several callbacks that are available in a debug build to do
 785 exactly that.  If you call the <tt>Function::viewCFG()</tt> method, for example,
 786 the current LLVM tool will pop up a window containing the CFG for the function
 787 where each basic block is a node in the graph, and each node contains the
 788 instructions in the block.  Similarly, there also exists
 789 <tt>Function::viewCFGOnly()</tt> (does not include the instructions), the
 790 <tt>MachineFunction::viewCFG()</tt> and <tt>MachineFunction::viewCFGOnly()</tt>,
 791 and the <tt>SelectionDAG::viewGraph()</tt> methods.  Within GDB, for example,
 792 you can usually use something like <tt>call DAG.viewGraph()</tt> to pop
 793 up a window.  Alternatively, you can sprinkle calls to these functions in your
 794 code in places you want to debug.</p>
 795
 796 <p>Getting this to work requires a small amount of configuration.  On Unix
 797 systems with X11, install the <a href="http://www.graphviz.org">graphviz</a>
 798 toolkit, and make sure 'dot' and 'gv' are in your path.  If you are running on
 799 Mac OS/X, download and install the Mac OS/X <a
 800 href="http://www.pixelglow.com/graphviz/">Graphviz program</a>, and add
 801 <tt>/Applications/Graphviz.app/Contents/MacOS/</tt> (or wherever you install
 802 it) to your path.  Once in your system and path are set up, rerun the LLVM
 803 configure script and rebuild LLVM to enable this functionality.</p>
 804
 805 <p><tt>SelectionDAG</tt> has been extended to make it easier to locate
 806 <i>interesting</i> nodes in large complex graphs.  From gdb, if you
 807 <tt>call DAG.setGraphColor(<i>node</i>, "<i>color</i>")</tt>, then the
 808 next <tt>call DAG.viewGraph()</tt> would highlight the node in the
 809 specified color (choices of colors can be found at <a
 810 href="http://www.graphviz.org/doc/info/colors.html">colors</a>.) More
 811 complex node attributes can be provided with <tt>call
 812 DAG.setGraphAttrs(<i>node</i>, "<i>attributes</i>")</tt> (choices can be
 813 found at <a href="http://www.graphviz.org/doc/info/attrs.html">Graph
 814 Attributes</a>.)  If you want to restart and clear all the current graph
 815 attributes, then you can <tt>call DAG.clearGraphAttrs()</tt>. </p>
 816
 817 </div>
 818
 819 <!-- *********************************************************************** -->
 820 <div class="doc_section">
 821   <a name="datastructure">Picking the Right Data Structure for a Task</a>
 822 </div>
 823 <!-- *********************************************************************** -->
 824
 825 <div class="doc_text">
 826
 827 <p>LLVM has a plethora of data structures in the <tt>llvm/ADT/</tt> directory,
 828  and we commonly use STL data structures.  This section describes the trade-offs
 829  you should consider when you pick one.</p>
 830
 831 <p>
 832 The first step is a choose your own adventure: do you want a sequential
 833 container, a set-like container, or a map-like container?  The most important
 834 thing when choosing a container is the algorithmic properties of how you plan to
 835 access the container.  Based on that, you should use:</p>
 836
 837 <ul>
 838 <li>a <a href="#ds_map">map-like</a> container if you need efficient look-up
 839     of an value based on another value.  Map-like containers also support
 840     efficient queries for containment (whether a key is in the map).  Map-like
 841     containers generally do not support efficient reverse mapping (values to
 842     keys).  If you need that, use two maps.  Some map-like containers also
 843     support efficient iteration through the keys in sorted order.  Map-like
 844     containers are the most expensive sort, only use them if you need one of
 845     these capabilities.</li>
 846
 847 <li>a <a href="#ds_set">set-like</a> container if you need to put a bunch of
 848     stuff into a container that automatically eliminates duplicates.  Some
 849     set-like containers support efficient iteration through the elements in
 850     sorted order.  Set-like containers are more expensive than sequential
 851     containers.
 852 </li>
 853
 854 <li>a <a href="#ds_sequential">sequential</a> container provides
 855     the most efficient way to add elements and keeps track of the order they are
 856     added to the collection.  They permit duplicates and support efficient
 857     iteration, but do not support efficient look-up based on a key.
 858 </li>
 859
 860 <li>a <a href="#ds_string">string</a> container is a specialized sequential
 861     container or reference structure that is used for character or byte
 862     arrays.</li>
 863
 864 <li>a <a href="#ds_bit">bit</a> container provides an efficient way to store and
 865     perform set operations on sets of numeric id's, while automatically
 866     eliminating duplicates.  Bit containers require a maximum of 1 bit for each
 867     identifier you want to store.
 868 </li>
 869 </ul>
 870
 871 <p>
 872 Once the proper category of container is determined, you can fine tune the
 873 memory use, constant factors, and cache behaviors of access by intelligently
 874 picking a member of the category.  Note that constant factors and cache behavior
 875 can be a big deal.  If you have a vector that usually only contains a few
 876 elements (but could contain many), for example, it's much better to use
 877 <a href="#dss_smallvector">SmallVector</a> than <a href="#dss_vector">vector</a>
 878 .  Doing so avoids (relatively) expensive malloc/free calls, which dwarf the
 879 cost of adding the elements to the container. </p>
 880
 881 </div>
 882
 883 <!-- ======================================================================= -->
 884 <div class="doc_subsection">
 885   <a name="ds_sequential">Sequential Containers (std::vector, std::list, etc)</a>
 886 </div>
 887
 888 <div class="doc_text">
 889 There are a variety of sequential containers available for you, based on your
 890 needs.  Pick the first in this section that will do what you want.
 891 </div>
 892
 893 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 894 <div class="doc_subsubsection">
 895   <a name="dss_fixedarrays">Fixed Size Arrays</a>
 896 </div>
 897
 898 <div class="doc_text">
 899 <p>Fixed size arrays are very simple and very fast.  They are good if you know
 900 exactly how many elements you have, or you have a (low) upper bound on how many
 901 you have.</p>
 902 </div>
 903
 904 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 905 <div class="doc_subsubsection">
 906   <a name="dss_heaparrays">Heap Allocated Arrays</a>
 907 </div>
 908
 909 <div class="doc_text">
 910 <p>Heap allocated arrays (new[] + delete[]) are also simple.  They are good if
 911 the number of elements is variable, if you know how many elements you will need
 912 before the array is allocated, and if the array is usually large (if not,
 913 consider a <a href="#dss_smallvector">SmallVector</a>).  The cost of a heap
 914 allocated array is the cost of the new/delete (aka malloc/free).  Also note that
 915 if you are allocating an array of a type with a constructor, the constructor and
 916 destructors will be run for every element in the array (re-sizable vectors only
 917 construct those elements actually used).</p>
 918 </div>
 919
 920 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 921 <div class="doc_subsubsection">
 922   <a name="dss_smallvector">"llvm/ADT/SmallVector.h"</a>
 923 </div>
 924
 925 <div class="doc_text">
 926 <p><tt>SmallVector&lt;Type, N&gt;</tt> is a simple class that looks and smells
 927 just like <tt>vector&lt;Type&gt;</tt>:
 928 it supports efficient iteration, lays out elements in memory order (so you can
 929 do pointer arithmetic between elements), supports efficient push_back/pop_back
 930 operations, supports efficient random access to its elements, etc.</p>
 931
 932 <p>The advantage of SmallVector is that it allocates space for
 933 some number of elements (N) <b>in the object itself</b>.  Because of this, if
 934 the SmallVector is dynamically smaller than N, no malloc is performed.  This can
 935 be a big win in cases where the malloc/free call is far more expensive than the
 936 code that fiddles around with the elements.</p>
 937
 938 <p>This is good for vectors that are "usually small" (e.g. the number of
 939 predecessors/successors of a block is usually less than 8).  On the other hand,
 940 this makes the size of the SmallVector itself large, so you don't want to
 941 allocate lots of them (doing so will waste a lot of space).  As such,
 942 SmallVectors are most useful when on the stack.</p>
 943
 944 <p>SmallVector also provides a nice portable and efficient replacement for
 945 <tt>alloca</tt>.</p>
 946
 947 </div>
 948
 949 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 950 <div class="doc_subsubsection">
 951   <a name="dss_vector">&lt;vector&gt;</a>
 952 </div>
 953
 954 <div class="doc_text">
 955 <p>
 956 std::vector is well loved and respected.  It is useful when SmallVector isn't:
 957 when the size of the vector is often large (thus the small optimization will
 958 rarely be a benefit) or if you will be allocating many instances of the vector
 959 itself (which would waste space for elements that aren't in the container).
 960 vector is also useful when interfacing with code that expects vectors :).
 961 </p>
 962
 963 <p>One worthwhile note about std::vector: avoid code like this:</p>
 964
 965 <div class="doc_code">
 966 <pre>
 967 for ( ... ) {
 968    std::vector&lt;foo&gt; V;
 969    use V;
 970 }
 971 </pre>
 972 </div>
 973
 974 <p>Instead, write this as:</p>
 975
 976 <div class="doc_code">
 977 <pre>
 978 std::vector&lt;foo&gt; V;
 979 for ( ... ) {
 980    use V;
 981    V.clear();
 982 }
 983 </pre>
 984 </div>
 985
 986 <p>Doing so will save (at least) one heap allocation and free per iteration of
 987 the loop.</p>
 988
 989 </div>
 990
 991 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 992 <div class="doc_subsubsection">
 993   <a name="dss_deque">&lt;deque&gt;</a>
 994 </div>
 995
 996 <div class="doc_text">
 997 <p>std::deque is, in some senses, a generalized version of std::vector.  Like
 998 std::vector, it provides constant time random access and other similar
 999 properties, but it also provides efficient access to the front of the list.  It
1000 does not guarantee continuity of elements within memory.</p>
1001
1002 <p>In exchange for this extra flexibility, std::deque has significantly higher
1003 constant factor costs than std::vector.  If possible, use std::vector or
1004 something cheaper.</p>
1005 </div>
1006
1007 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1008 <div class="doc_subsubsection">
1009   <a name="dss_list">&lt;list&gt;</a>
1010 </div>
1011
1012 <div class="doc_text">
1013 <p>std::list is an extremely inefficient class that is rarely useful.
1014 It performs a heap allocation for every element inserted into it, thus having an
1015 extremely high constant factor, particularly for small data types.  std::list
1016 also only supports bidirectional iteration, not random access iteration.</p>
1017
1018 <p>In exchange for this high cost, std::list supports efficient access to both
1019 ends of the list (like std::deque, but unlike std::vector or SmallVector).  In
1020 addition, the iterator invalidation characteristics of std::list are stronger
1021 than that of a vector class: inserting or removing an element into the list does
1022 not invalidate iterator or pointers to other elements in the list.</p>
1023 </div>
1024
1025 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1026 <div class="doc_subsubsection">
1027   <a name="dss_ilist">llvm/ADT/ilist.h</a>
1028 </div>
1029
1030 <div class="doc_text">
1031 <p><tt>ilist&lt;T&gt;</tt> implements an 'intrusive' doubly-linked list.  It is
1032 intrusive, because it requires the element to store and provide access to the
1033 prev/next pointers for the list.</p>
1034
1035 <p><tt>ilist</tt> has the same drawbacks as <tt>std::list</tt>, and additionally
1036 requires an <tt>ilist_traits</tt> implementation for the element type, but it
1037 provides some novel characteristics.  In particular, it can efficiently store
1038 polymorphic objects, the traits class is informed when an element is inserted or
1039 removed from the list, and <tt>ilist</tt>s are guaranteed to support a
1040 constant-time splice operation.</p>
1041
1042 <p>These properties are exactly what we want for things like
1043 <tt>Instruction</tt>s and basic blocks, which is why these are implemented with
1044 <tt>ilist</tt>s.</p>
1045
1046 Related classes of interest are explained in the following subsections:
1047     <ul>
1048       <li><a href="#dss_ilist_traits">ilist_traits</a></li>
1049       <li><a href="#dss_iplist">iplist</a></li>
1050       <li><a href="#dss_ilist_node">llvm/ADT/ilist_node.h</a></li>
1051       <li><a href="#dss_ilist_sentinel">Sentinels</a></li>
1052     </ul>
1053 </div>
1054
1055 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1056 <div class="doc_subsubsection">
1057   <a name="dss_ilist_traits">ilist_traits</a>
1058 </div>
1059
1060 <div class="doc_text">
1061 <p><tt>ilist_traits&lt;T&gt;</tt> is <tt>ilist&lt;T&gt;</tt>'s customization
1062 mechanism. <tt>iplist&lt;T&gt;</tt> (and consequently <tt>ilist&lt;T&gt;</tt>)
1063 publicly derive from this traits class.</p>
1064 </div>
1065
1066 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1067 <div class="doc_subsubsection">
1068   <a name="dss_iplist">iplist</a>
1069 </div>
1070
1071 <div class="doc_text">
1072 <p><tt>iplist&lt;T&gt;</tt> is <tt>ilist&lt;T&gt;</tt>'s base and as such
1073 supports a slightly narrower interface. Notably, inserters from
1074 <tt>T&amp;</tt> are absent.</p>
1075
1076 <p><tt>ilist_traits&lt;T&gt;</tt> is a public base of this class and can be
1077 used for a wide variety of customizations.</p>
1078 </div>
1079
1080 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1081 <div class="doc_subsubsection">
1082   <a name="dss_ilist_node">llvm/ADT/ilist_node.h</a>
1083 </div>
1084
1085 <div class="doc_text">
1086 <p><tt>ilist_node&lt;T&gt;</tt> implements a the forward and backward links
1087 that are expected by the <tt>ilist&lt;T&gt;</tt> (and analogous containers)
1088 in the default manner.</p>
1089
1090 <p><tt>ilist_node&lt;T&gt;</tt>s are meant to be embedded in the node type
1091 <tt>T</tt>, usually <tt>T</tt> publicly derives from
1092 <tt>ilist_node&lt;T&gt;</tt>.</p>
1093 </div>
1094
1095 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1096 <div class="doc_subsubsection">
1097   <a name="dss_ilist_sentinel">Sentinels</a>
1098 </div>
1099
1100 <div class="doc_text">
1101 <p><tt>ilist</tt>s have another specialty that must be considered. To be a good
1102 citizen in the C++ ecosystem, it needs to support the standard container
1103 operations, such as <tt>begin</tt> and <tt>end</tt> iterators, etc. Also, the
1104 <tt>operator--</tt> must work correctly on the <tt>end</tt> iterator in the
1105 case of non-empty <tt>ilist</tt>s.</p>
1106
1107 <p>The only sensible solution to this problem is to allocate a so-called
1108 <i>sentinel</i> along with the intrusive list, which serves as the <tt>end</tt>
1109 iterator, providing the back-link to the last element. However conforming to the
1110 C++ convention it is illegal to <tt>operator++</tt> beyond the sentinel and it
1111 also must not be dereferenced.</p>
1112
1113 <p>These constraints allow for some implementation freedom to the <tt>ilist</tt>
1114 how to allocate and store the sentinel. The corresponding policy is dictated
1115 by <tt>ilist_traits&lt;T&gt;</tt>. By default a <tt>T</tt> gets heap-allocated
1116 whenever the need for a sentinel arises.</p>
1117
1118 <p>While the default policy is sufficient in most cases, it may break down when
1119 <tt>T</tt> does not provide a default constructor. Also, in the case of many
1120 instances of <tt>ilist</tt>s, the memory overhead of the associated sentinels
1121 is wasted. To alleviate the situation with numerous and voluminous
1122 <tt>T</tt>-sentinels, sometimes a trick is employed, leading to <i>ghostly
1123 sentinels</i>.</p>
1124
1125 <p>Ghostly sentinels are obtained by specially-crafted <tt>ilist_traits&lt;T&gt;</tt>
1126 which superpose the sentinel with the <tt>ilist</tt> instance in memory. Pointer
1127 arithmetic is used to obtain the sentinel, which is relative to the
1128 <tt>ilist</tt>'s <tt>this</tt> pointer. The <tt>ilist</tt> is augmented by an
1129 extra pointer, which serves as the back-link of the sentinel. This is the only
1130 field in the ghostly sentinel which can be legally accessed.</p>
1131 </div>
1132
1133 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1134 <div class="doc_subsubsection">
1135   <a name="dss_other">Other Sequential Container options</a>
1136 </div>
1137
1138 <div class="doc_text">
1139 <p>Other STL containers are available, such as std::string.</p>
1140
1141 <p>There are also various STL adapter classes such as std::queue,
1142 std::priority_queue, std::stack, etc.  These provide simplified access to an
1143 underlying container but don't affect the cost of the container itself.</p>
1144
1145 </div>
1146
1147
1148 <!-- ======================================================================= -->
1149 <div class="doc_subsection">
1150   <a name="ds_set">Set-Like Containers (std::set, SmallSet, SetVector, etc)</a>
1151 </div>
1152
1153 <div class="doc_text">
1154
1155 <p>Set-like containers are useful when you need to canonicalize multiple values
1156 into a single representation.  There are several different choices for how to do
1157 this, providing various trade-offs.</p>
1158
1159 </div>
1160
1161
1162 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1163 <div class="doc_subsubsection">
1164   <a name="dss_sortedvectorset">A sorted 'vector'</a>
1165 </div>
1166
1167 <div class="doc_text">
1168
1169 <p>If you intend to insert a lot of elements, then do a lot of queries, a
1170 great approach is to use a vector (or other sequential container) with
1171 std::sort+std::unique to remove duplicates.  This approach works really well if
1172 your usage pattern has these two distinct phases (insert then query), and can be
1173 coupled with a good choice of <a href="#ds_sequential">sequential container</a>.
1174 </p>
1175
1176 <p>
1177 This combination provides the several nice properties: the result data is
1178 contiguous in memory (good for cache locality), has few allocations, is easy to
1179 address (iterators in the final vector are just indices or pointers), and can be
1180 efficiently queried with a standard binary or radix search.</p>
1181
1182 </div>
1183
1184 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1185 <div class="doc_subsubsection">
1186   <a name="dss_smallset">"llvm/ADT/SmallSet.h"</a>
1187 </div>
1188
1189 <div class="doc_text">
1190
1191 <p>If you have a set-like data structure that is usually small and whose elements
1192 are reasonably small, a <tt>SmallSet&lt;Type, N&gt;</tt> is a good choice.  This set
1193 has space for N elements in place (thus, if the set is dynamically smaller than
1194 N, no malloc traffic is required) and accesses them with a simple linear search.
1195 When the set grows beyond 'N' elements, it allocates a more expensive representation that
1196 guarantees efficient access (for most types, it falls back to std::set, but for
1197 pointers it uses something far better, <a
1198 href="#dss_smallptrset">SmallPtrSet</a>).</p>
1199
1200 <p>The magic of this class is that it handles small sets extremely efficiently,
1201 but gracefully handles extremely large sets without loss of efficiency.  The
1202 drawback is that the interface is quite small: it supports insertion, queries
1203 and erasing, but does not support iteration.</p>
1204
1205 </div>
1206
1207 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1208 <div class="doc_subsubsection">
1209   <a name="dss_smallptrset">"llvm/ADT/SmallPtrSet.h"</a>
1210 </div>
1211
1212 <div class="doc_text">
1213
1214 <p>SmallPtrSet has all the advantages of SmallSet (and a SmallSet of pointers is
1215 transparently implemented with a SmallPtrSet), but also supports iterators.  If
1216 more than 'N' insertions are performed, a single quadratically
1217 probed hash table is allocated and grows as needed, providing extremely
1218 efficient access (constant time insertion/deleting/queries with low constant
1219 factors) and is very stingy with malloc traffic.</p>
1220
1221 <p>Note that, unlike std::set, the iterators of SmallPtrSet are invalidated
1222 whenever an insertion occurs.  Also, the values visited by the iterators are not
1223 visited in sorted order.</p>
1224
1225 </div>
1226
1227 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1228 <div class="doc_subsubsection">
1229   <a name="dss_denseset">"llvm/ADT/DenseSet.h"</a>
1230 </div>
1231
1232 <div class="doc_text">
1233
1234 <p>
1235 DenseSet is a simple quadratically probed hash table.  It excels at supporting
1236 small values: it uses a single allocation to hold all of the pairs that
1237 are currently inserted in the set.  DenseSet is a great way to unique small
1238 values that are not simple pointers (use <a
1239 href="#dss_smallptrset">SmallPtrSet</a> for pointers).  Note that DenseSet has
1240 the same requirements for the value type that <a
1241 href="#dss_densemap">DenseMap</a> has.
1242 </p>
1243
1244 </div>
1245
1246 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1247 <div class="doc_subsubsection">
1248   <a name="dss_FoldingSet">"llvm/ADT/FoldingSet.h"</a>
1249 </div>
1250
1251 <div class="doc_text">
1252
1253 <p>
1254 FoldingSet is an aggregate class that is really good at uniquing
1255 expensive-to-create or polymorphic objects.  It is a combination of a chained
1256 hash table with intrusive links (uniqued objects are required to inherit from
1257 FoldingSetNode) that uses <a href="#dss_smallvector">SmallVector</a> as part of
1258 its ID process.</p>
1259
1260 <p>Consider a case where you want to implement a "getOrCreateFoo" method for
1261 a complex object (for example, a node in the code generator).  The client has a
1262 description of *what* it wants to generate (it knows the opcode and all the
1263 operands), but we don't want to 'new' a node, then try inserting it into a set
1264 only to find out it already exists, at which point we would have to delete it
1265 and return the node that already exists.
1266 </p>
1267
1268 <p>To support this style of client, FoldingSet perform a query with a
1269 FoldingSetNodeID (which wraps SmallVector) that can be used to describe the
1270 element that we want to query for.  The query either returns the element
1271 matching the ID or it returns an opaque ID that indicates where insertion should
1272 take place.  Construction of the ID usually does not require heap traffic.</p>
1273
1274 <p>Because FoldingSet uses intrusive links, it can support polymorphic objects
1275 in the set (for example, you can have SDNode instances mixed with LoadSDNodes).
1276 Because the elements are individually allocated, pointers to the elements are
1277 stable: inserting or removing elements does not invalidate any pointers to other
1278 elements.
1279 </p>
1280
1281 </div>
1282
1283 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1284 <div class="doc_subsubsection">
1285   <a name="dss_set">&lt;set&gt;</a>
1286 </div>
1287
1288 <div class="doc_text">
1289
1290 <p><tt>std::set</tt> is a reasonable all-around set class, which is decent at
1291 many things but great at nothing.  std::set allocates memory for each element
1292 inserted (thus it is very malloc intensive) and typically stores three pointers
1293 per element in the set (thus adding a large amount of per-element space
1294 overhead).  It offers guaranteed log(n) performance, which is not particularly
1295 fast from a complexity standpoint (particularly if the elements of the set are
1296 expensive to compare, like strings), and has extremely high constant factors for
1297 lookup, insertion and removal.</p>
1298
1299 <p>The advantages of std::set are that its iterators are stable (deleting or
1300 inserting an element from the set does not affect iterators or pointers to other
1301 elements) and that iteration over the set is guaranteed to be in sorted order.
1302 If the elements in the set are large, then the relative overhead of the pointers
1303 and malloc traffic is not a big deal, but if the elements of the set are small,
1304 std::set is almost never a good choice.</p>
1305
1306 </div>
1307
1308 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1309 <div class="doc_subsubsection">
1310   <a name="dss_setvector">"llvm/ADT/SetVector.h"</a>
1311 </div>
1312
1313 <div class="doc_text">
1314 <p>LLVM's SetVector&lt;Type&gt; is an adapter class that combines your choice of
1315 a set-like container along with a <a href="#ds_sequential">Sequential
1316 Container</a>.  The important property
1317 that this provides is efficient insertion with uniquing (duplicate elements are
1318 ignored) with iteration support.  It implements this by inserting elements into
1319 both a set-like container and the sequential container, using the set-like
1320 container for uniquing and the sequential container for iteration.
1321 </p>
1322
1323 <p>The difference between SetVector and other sets is that the order of
1324 iteration is guaranteed to match the order of insertion into the SetVector.
1325 This property is really important for things like sets of pointers.  Because
1326 pointer values are non-deterministic (e.g. vary across runs of the program on
1327 different machines), iterating over the pointers in the set will
1328 not be in a well-defined order.</p>
1329
1330 <p>
1331 The drawback of SetVector is that it requires twice as much space as a normal
1332 set and has the sum of constant factors from the set-like container and the
1333 sequential container that it uses.  Use it *only* if you need to iterate over
1334 the elements in a deterministic order.  SetVector is also expensive to delete
1335 elements out of (linear time), unless you use it's "pop_back" method, which is
1336 faster.
1337 </p>
1338
1339 <p>SetVector is an adapter class that defaults to using std::vector and std::set
1340 for the underlying containers, so it is quite expensive.  However,
1341 <tt>"llvm/ADT/SetVector.h"</tt> also provides a SmallSetVector class, which
1342 defaults to using a SmallVector and SmallSet of a specified size.  If you use
1343 this, and if your sets are dynamically smaller than N, you will save a lot of
1344 heap traffic.</p>
1345
1346 </div>
1347
1348 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1349 <div class="doc_subsubsection">
1350   <a name="dss_uniquevector">"llvm/ADT/UniqueVector.h"</a>
1351 </div>
1352
1353 <div class="doc_text">
1354
1355 <p>
1356 UniqueVector is similar to <a href="#dss_setvector">SetVector</a>, but it
1357 retains a unique ID for each element inserted into the set.  It internally
1358 contains a map and a vector, and it assigns a unique ID for each value inserted
1359 into the set.</p>
1360
1361 <p>UniqueVector is very expensive: its cost is the sum of the cost of
1362 maintaining both the map and vector, it has high complexity, high constant
1363 factors, and produces a lot of malloc traffic.  It should be avoided.</p>
1364
1365 </div>
1366
1367
1368 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1369 <div class="doc_subsubsection">
1370   <a name="dss_otherset">Other Set-Like Container Options</a>
1371 </div>
1372
1373 <div class="doc_text">
1374
1375 <p>
1376 The STL provides several other options, such as std::multiset and the various
1377 "hash_set" like containers (whether from C++ TR1 or from the SGI library). We
1378 never use hash_set and unordered_set because they are generally very expensive
1379 (each insertion requires a malloc) and very non-portable.
1380 </p>
1381
1382 <p>std::multiset is useful if you're not interested in elimination of
1383 duplicates, but has all the drawbacks of std::set.  A sorted vector (where you
1384 don't delete duplicate entries) or some other approach is almost always
1385 better.</p>
1386
1387 </div>
1388
1389 <!-- ======================================================================= -->
1390 <div class="doc_subsection">
1391   <a name="ds_map">Map-Like Containers (std::map, DenseMap, etc)</a>
1392 </div>
1393
1394 <div class="doc_text">
1395 Map-like containers are useful when you want to associate data to a key.  As
1396 usual, there are a lot of different ways to do this. :)
1397 </div>
1398
1399 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1400 <div class="doc_subsubsection">
1401   <a name="dss_sortedvectormap">A sorted 'vector'</a>
1402 </div>
1403
1404 <div class="doc_text">
1405
1406 <p>
1407 If your usage pattern follows a strict insert-then-query approach, you can
1408 trivially use the same approach as <a href="#dss_sortedvectorset">sorted vectors
1409 for set-like containers</a>.  The only difference is that your query function
1410 (which uses std::lower_bound to get efficient log(n) lookup) should only compare
1411 the key, not both the key and value.  This yields the same advantages as sorted
1412 vectors for sets.
1413 </p>
1414 </div>
1415
1416 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1417 <div class="doc_subsubsection">
1418   <a name="dss_stringmap">"llvm/ADT/StringMap.h"</a>
1419 </div>
1420
1421 <div class="doc_text">
1422
1423 <p>
1424 Strings are commonly used as keys in maps, and they are difficult to support
1425 efficiently: they are variable length, inefficient to hash and compare when
1426 long, expensive to copy, etc.  StringMap is a specialized container designed to
1427 cope with these issues.  It supports mapping an arbitrary range of bytes to an
1428 arbitrary other object.</p>
1429
1430 <p>The StringMap implementation uses a quadratically-probed hash table, where
1431 the buckets store a pointer to the heap allocated entries (and some other
1432 stuff).  The entries in the map must be heap allocated because the strings are
1433 variable length.  The string data (key) and the element object (value) are
1434 stored in the same allocation with the string data immediately after the element
1435 object.  This container guarantees the "<tt>(char*)(&amp;Value+1)</tt>" points
1436 to the key string for a value.</p>
1437
1438 <p>The StringMap is very fast for several reasons: quadratic probing is very
1439 cache efficient for lookups, the hash value of strings in buckets is not
1440 recomputed when lookup up an element, StringMap rarely has to touch the
1441 memory for unrelated objects when looking up a value (even when hash collisions
1442 happen), hash table growth does not recompute the hash values for strings
1443 already in the table, and each pair in the map is store in a single allocation
1444 (the string data is stored in the same allocation as the Value of a pair).</p>
1445
1446 <p>StringMap also provides query methods that take byte ranges, so it only ever
1447 copies a string if a value is inserted into the table.</p>
1448 </div>
1449
1450 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1451 <div class="doc_subsubsection">
1452   <a name="dss_indexedmap">"llvm/ADT/IndexedMap.h"</a>
1453 </div>
1454
1455 <div class="doc_text">
1456 <p>
1457 IndexedMap is a specialized container for mapping small dense integers (or
1458 values that can be mapped to small dense integers) to some other type.  It is
1459 internally implemented as a vector with a mapping function that maps the keys to
1460 the dense integer range.
1461 </p>
1462
1463 <p>
1464 This is useful for cases like virtual registers in the LLVM code generator: they
1465 have a dense mapping that is offset by a compile-time constant (the first
1466 virtual register ID).</p>
1467
1468 </div>
1469
1470 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1471 <div class="doc_subsubsection">
1472   <a name="dss_densemap">"llvm/ADT/DenseMap.h"</a>
1473 </div>
1474
1475 <div class="doc_text">
1476
1477 <p>
1478 DenseMap is a simple quadratically probed hash table.  It excels at supporting
1479 small keys and values: it uses a single allocation to hold all of the pairs that
1480 are currently inserted in the map.  DenseMap is a great way to map pointers to
1481 pointers, or map other small types to each other.
1482 </p>
1483
1484 <p>
1485 There are several aspects of DenseMap that you should be aware of, however.  The
1486 iterators in a densemap are invalidated whenever an insertion occurs, unlike
1487 map.  Also, because DenseMap allocates space for a large number of key/value
1488 pairs (it starts with 64 by default), it will waste a lot of space if your keys
1489 or values are large.  Finally, you must implement a partial specialization of
1490 DenseMapInfo for the key that you want, if it isn't already supported.  This
1491 is required to tell DenseMap about two special marker values (which can never be
1492 inserted into the map) that it needs internally.</p>
1493
1494 </div>
1495
1496 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1497 <div class="doc_subsubsection">
1498   <a name="dss_valuemap">"llvm/ADT/ValueMap.h"</a>
1499 </div>
1500
1501 <div class="doc_text">
1502
1503 <p>
1504 ValueMap is a wrapper around a <a href="#dss_densemap">DenseMap</a> mapping
1505 Value*s (or subclasses) to another type.  When a Value is deleted or RAUW'ed,
1506 ValueMap will update itself so the new version of the key is mapped to the same
1507 value, just as if the key were a WeakVH.  You can configure exactly how this
1508 happens, and what else happens on these two events, by passing
1509 a <code>Config</code> parameter to the ValueMap template.</p>
1510
1511 </div>
1512
1513 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1514 <div class="doc_subsubsection">
1515   <a name="dss_map">&lt;map&gt;</a>
1516 </div>
1517
1518 <div class="doc_text">
1519
1520 <p>
1521 std::map has similar characteristics to <a href="#dss_set">std::set</a>: it uses
1522 a single allocation per pair inserted into the map, it offers log(n) lookup with
1523 an extremely large constant factor, imposes a space penalty of 3 pointers per
1524 pair in the map, etc.</p>
1525
1526 <p>std::map is most useful when your keys or values are very large, if you need
1527 to iterate over the collection in sorted order, or if you need stable iterators
1528 into the map (i.e. they don't get invalidated if an insertion or deletion of
1529 another element takes place).</p>
1530
1531 </div>
1532
1533 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1534 <div class="doc_subsubsection">
1535   <a name="dss_othermap">Other Map-Like Container Options</a>
1536 </div>
1537
1538 <div class="doc_text">
1539
1540 <p>
1541 The STL provides several other options, such as std::multimap and the various
1542 "hash_map" like containers (whether from C++ TR1 or from the SGI library). We
1543 never use hash_set and unordered_set because they are generally very expensive
1544 (each insertion requires a malloc) and very non-portable.</p>
1545
1546 <p>std::multimap is useful if you want to map a key to multiple values, but has
1547 all the drawbacks of std::map.  A sorted vector or some other approach is almost
1548 always better.</p>
1549
1550 </div>
1551
1552 <!-- ======================================================================= -->
1553 <div class="doc_subsection">
1554   <a name="ds_string">String-like containers</a>
1555 </div>
1556
1557 <div class="doc_text">
1558
1559 <p>
1560 TODO: const char* vs stringref vs smallstring vs std::string.  Describe twine,
1561 xref to #string_apis.
1562 </p>
1563
1564 </div>
1565
1566 <!-- ======================================================================= -->
1567 <div class="doc_subsection">
1568   <a name="ds_bit">Bit storage containers (BitVector, SparseBitVector)</a>
1569 </div>
1570
1571 <div class="doc_text">
1572 <p>Unlike the other containers, there are only two bit storage containers, and
1573 choosing when to use each is relatively straightforward.</p>
1574
1575 <p>One additional option is
1576 <tt>std::vector&lt;bool&gt;</tt>: we discourage its use for two reasons 1) the
1577 implementation in many common compilers (e.g. commonly available versions of
1578 GCC) is extremely inefficient and 2) the C++ standards committee is likely to
1579 deprecate this container and/or change it significantly somehow.  In any case,
1580 please don't use it.</p>
1581 </div>
1582
1583 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1584 <div class="doc_subsubsection">
1585   <a name="dss_bitvector">BitVector</a>
1586 </div>
1587
1588 <div class="doc_text">
1589 <p> The BitVector container provides a dynamic size set of bits for manipulation.
1590 It supports individual bit setting/testing, as well as set operations.  The set
1591 operations take time O(size of bitvector), but operations are performed one word
1592 at a time, instead of one bit at a time.  This makes the BitVector very fast for
1593 set operations compared to other containers.  Use the BitVector when you expect
1594 the number of set bits to be high (IE a dense set).
1595 </p>
1596 </div>
1597
1598 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1599 <div class="doc_subsubsection">
1600   <a name="dss_smallbitvector">SmallBitVector</a>
1601 </div>
1602
1603 <div class="doc_text">
1604 <p> The SmallBitVector container provides the same interface as BitVector, but
1605 it is optimized for the case where only a small number of bits, less than
1606 25 or so, are needed. It also transparently supports larger bit counts, but
1607 slightly less efficiently than a plain BitVector, so SmallBitVector should
1608 only be used when larger counts are rare.
1609 </p>
1610
1611 <p>
1612 At this time, SmallBitVector does not support set operations (and, or, xor),
1613 and its operator[] does not provide an assignable lvalue.
1614 </p>
1615 </div>
1616
1617 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1618 <div class="doc_subsubsection">
1619   <a name="dss_sparsebitvector">SparseBitVector</a>
1620 </div>
1621
1622 <div class="doc_text">
1623 <p> The SparseBitVector container is much like BitVector, with one major
1624 difference: Only the bits that are set, are stored.  This makes the
1625 SparseBitVector much more space efficient than BitVector when the set is sparse,
1626 as well as making set operations O(number of set bits) instead of O(size of
1627 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
1628 (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).
1629 </p>
1630 </div>
1631
1632 <!-- *********************************************************************** -->
1633 <div class="doc_section">
1634   <a name="common">Helpful Hints for Common Operations</a>
1635 </div>
1636 <!-- *********************************************************************** -->
1637
1638 <div class="doc_text">
1639
1640 <p>This section describes how to perform some very simple transformations of
1641 LLVM code.  This is meant to give examples of common idioms used, showing the
1642 practical side of LLVM transformations.  <p> Because this is a "how-to" section,
1643 you should also read about the main classes that you will be working with.  The
1644 <a href="#coreclasses">Core LLVM Class Hierarchy Reference</a> contains details
1645 and descriptions of the main classes that you should know about.</p>
1646
1647 </div>
1648
1649 <!-- NOTE: this section should be heavy on example code -->
1650 <!-- ======================================================================= -->
1651 <div class="doc_subsection">
1652   <a name="inspection">Basic Inspection and Traversal Routines</a>
1653 </div>
1654
1655 <div class="doc_text">
1656
1657 <p>The LLVM compiler infrastructure have many different data structures that may
1658 be traversed.  Following the example of the C++ standard template library, the
1659 techniques used to traverse these various data structures are all basically the
1660 same.  For a enumerable sequence of values, the <tt>XXXbegin()</tt> function (or
1661 method) returns an iterator to the start of the sequence, the <tt>XXXend()</tt>
1662 function returns an iterator pointing to one past the last valid element of the
1663 sequence, and there is some <tt>XXXiterator</tt> data type that is common
1664 between the two operations.</p>
1665
1666 <p>Because the pattern for iteration is common across many different aspects of
1667 the program representation, the standard template library algorithms may be used
1668 on them, and it is easier to remember how to iterate. First we show a few common
1669 examples of the data structures that need to be traversed.  Other data
1670 structures are traversed in very similar ways.</p>
1671
1672 </div>
1673
1674 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1675 <div class="doc_subsubsection">
1676   <a name="iterate_function">Iterating over the </a><a
1677   href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s in a <a
1678   href="#Function"><tt>Function</tt></a>
1679 </div>
1680
1681 <div class="doc_text">
1682
1683 <p>It's quite common to have a <tt>Function</tt> instance that you'd like to
1684 transform in some way; in particular, you'd like to manipulate its
1685 <tt>BasicBlock</tt>s.  To facilitate this, you'll need to iterate over all of
1686 the <tt>BasicBlock</tt>s that constitute the <tt>Function</tt>. The following is
1687 an example that prints the name of a <tt>BasicBlock</tt> and the number of
1688 <tt>Instruction</tt>s it contains:</p>
1689
1690 <div class="doc_code">
1691 <pre>
1692 // <i>func is a pointer to a Function instance</i>
1693 for (Function::iterator i = func-&gt;begin(), e = func-&gt;end(); i != e; ++i)
1694   // <i>Print out the name of the basic block if it has one, and then the</i>
1695   // <i>number of instructions that it contains</i>
1696   errs() &lt;&lt; "Basic block (name=" &lt;&lt; i-&gt;getName() &lt;&lt; ") has "
1697              &lt;&lt; i-&gt;size() &lt;&lt; " instructions.\n";
1698 </pre>
1699 </div>
1700
1701 <p>Note that i can be used as if it were a pointer for the purposes of
1702 invoking member functions of the <tt>Instruction</tt> class.  This is
1703 because the indirection operator is overloaded for the iterator
1704 classes.  In the above code, the expression <tt>i-&gt;size()</tt> is
1705 exactly equivalent to <tt>(*i).size()</tt> just like you'd expect.</p>
1706
1707 </div>
1708
1709 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1710 <div class="doc_subsubsection">
1711   <a name="iterate_basicblock">Iterating over the </a><a
1712   href="#Instruction"><tt>Instruction</tt></a>s in a <a
1713   href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>
1714 </div>
1715
1716 <div class="doc_text">
1717
1718 <p>Just like when dealing with <tt>BasicBlock</tt>s in <tt>Function</tt>s, it's
1719 easy to iterate over the individual instructions that make up
1720 <tt>BasicBlock</tt>s. Here's a code snippet that prints out each instruction in
1721 a <tt>BasicBlock</tt>:</p>
1722
1723 <div class="doc_code">
1724 <pre>
1725 // <i>blk is a pointer to a BasicBlock instance</i>
1726 for (BasicBlock::iterator i = blk-&gt;begin(), e = blk-&gt;end(); i != e; ++i)
1727    // <i>The next statement works since operator&lt;&lt;(ostream&amp;,...)</i>
1728    // <i>is overloaded for Instruction&amp;</i>
1729    errs() &lt;&lt; *i &lt;&lt; "\n";
1730 </pre>
1731 </div>
1732
1733 <p>However, this isn't really the best way to print out the contents of a
1734 <tt>BasicBlock</tt>!  Since the ostream operators are overloaded for virtually
1735 anything you'll care about, you could have just invoked the print routine on the
1736 basic block itself: <tt>errs() &lt;&lt; *blk &lt;&lt; "\n";</tt>.</p>
1737
1738 </div>
1739
1740 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1741 <div class="doc_subsubsection">
1742   <a name="iterate_institer">Iterating over the </a><a
1743   href="#Instruction"><tt>Instruction</tt></a>s in a <a
1744   href="#Function"><tt>Function</tt></a>
1745 </div>
1746
1747 <div class="doc_text">
1748
1749 <p>If you're finding that you commonly iterate over a <tt>Function</tt>'s
1750 <tt>BasicBlock</tt>s and then that <tt>BasicBlock</tt>'s <tt>Instruction</tt>s,
1751 <tt>InstIterator</tt> should be used instead. You'll need to include <a
1752 href="/doxygen/InstIterator_8h-source.html"><tt>llvm/Support/InstIterator.h</tt></a>,
1753 and then instantiate <tt>InstIterator</tt>s explicitly in your code.  Here's a
1754 small example that shows how to dump all instructions in a function to the standard error stream:<p>
1755
1756 <div class="doc_code">
1757 <pre>
1758 #include "<a href="/doxygen/InstIterator_8h-source.html">llvm/Support/InstIterator.h</a>"
1759
1760 // <i>F is a pointer to a Function instance</i>
1761 for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
1762   errs() &lt;&lt; *I &lt;&lt; "\n";
1763 </pre>
1764 </div>
1765
1766 <p>Easy, isn't it?  You can also use <tt>InstIterator</tt>s to fill a
1767 work list with its initial contents.  For example, if you wanted to
1768 initialize a work list to contain all instructions in a <tt>Function</tt>
1769 F, all you would need to do is something like:</p>
1770
1771 <div class="doc_code">
1772 <pre>
1773 std::set&lt;Instruction*&gt; worklist;
1774 // or better yet, SmallPtrSet&lt;Instruction*, 64&gt; worklist;
1775
1776 for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
1777    worklist.insert(&amp;*I);
1778 </pre>
1779 </div>
1780
1781 <p>The STL set <tt>worklist</tt> would now contain all instructions in the
1782 <tt>Function</tt> pointed to by F.</p>
1783
1784 </div>
1785
1786 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1787 <div class="doc_subsubsection">
1788   <a name="iterate_convert">Turning an iterator into a class pointer (and
1789   vice-versa)</a>
1790 </div>
1791
1792 <div class="doc_text">
1793
1794 <p>Sometimes, it'll be useful to grab a reference (or pointer) to a class
1795 instance when all you've got at hand is an iterator.  Well, extracting
1796 a reference or a pointer from an iterator is very straight-forward.
1797 Assuming that <tt>i</tt> is a <tt>BasicBlock::iterator</tt> and <tt>j</tt>
1798 is a <tt>BasicBlock::const_iterator</tt>:</p>
1799
1800 <div class="doc_code">
1801 <pre>
1802 Instruction&amp; inst = *i;   // <i>Grab reference to instruction reference</i>
1803 Instruction* pinst = &amp;*i; // <i>Grab pointer to instruction reference</i>
1804 const Instruction&amp; inst = *j;
1805 </pre>
1806 </div>
1807
1808 <p>However, the iterators you'll be working with in the LLVM framework are
1809 special: they will automatically convert to a ptr-to-instance type whenever they
1810 need to.  Instead of dereferencing the iterator and then taking the address of
1811 the result, you can simply assign the iterator to the proper pointer type and
1812 you get the dereference and address-of operation as a result of the assignment
1813 (behind the scenes, this is a result of overloading casting mechanisms).  Thus
1814 the last line of the last example,</p>
1815
1816 <div class="doc_code">
1817 <pre>
1818 Instruction *pinst = &amp;*i;
1819 </pre>
1820 </div>
1821
1822 <p>is semantically equivalent to</p>
1823
1824 <div class="doc_code">
1825 <pre>
1826 Instruction *pinst = i;
1827 </pre>
1828 </div>
1829
1830 <p>It's also possible to turn a class pointer into the corresponding iterator,
1831 and this is a constant time operation (very efficient).  The following code
1832 snippet illustrates use of the conversion constructors provided by LLVM
1833 iterators.  By using these, you can explicitly grab the iterator of something
1834 without actually obtaining it via iteration over some structure:</p>
1835
1836 <div class="doc_code">
1837 <pre>
1838 void printNextInstruction(Instruction* inst) {
1839   BasicBlock::iterator it(inst);
1840   ++it; // <i>After this line, it refers to the instruction after *inst</i>
1841   if (it != inst-&gt;getParent()-&gt;end()) errs() &lt;&lt; *it &lt;&lt; "\n";
1842 }
1843 </pre>
1844 </div>
1845
1846 </div>
1847
1848 <!--_______________________________________________________________________-->
1849 <div class="doc_subsubsection">
1850   <a name="iterate_complex">Finding call sites: a slightly more complex
1851   example</a>
1852 </div>
1853
1854 <div class="doc_text">
1855
1856 <p>Say that you're writing a FunctionPass and would like to count all the
1857 locations in the entire module (that is, across every <tt>Function</tt>) where a
1858 certain function (i.e., some <tt>Function</tt>*) is already in scope.  As you'll
1859 learn later, you may want to use an <tt>InstVisitor</tt> to accomplish this in a
1860 much more straight-forward manner, but this example will allow us to explore how
1861 you'd do it if you didn't have <tt>InstVisitor</tt> around. In pseudo-code, this
1862 is what we want to do:</p>
1863
1864 <div class="doc_code">
1865 <pre>
1866 initialize callCounter to zero
1867 for each Function f in the Module
1868   for each BasicBlock b in f
1869     for each Instruction i in b
1870       if (i is a CallInst and calls the given function)
1871         increment callCounter
1872 </pre>
1873 </div>
1874
1875 <p>And the actual code is (remember, because we're writing a
1876 <tt>FunctionPass</tt>, our <tt>FunctionPass</tt>-derived class simply has to
1877 override the <tt>runOnFunction</tt> method):</p>
1878
1879 <div class="doc_code">
1880 <pre>
1881 Function* targetFunc = ...;
1882
1883 class OurFunctionPass : public FunctionPass {
1884   public:
1885     OurFunctionPass(): callCounter(0) { }
1886
1887     virtual runOnFunction(Function&amp; F) {
1888       for (Function::iterator b = F.begin(), be = F.end(); b != be; ++b) {
1889         for (BasicBlock::iterator i = b-&gt;begin(), ie = b-&gt;end(); i != ie; ++i) {
1890           if (<a href="#CallInst">CallInst</a>* callInst = <a href="#isa">dyn_cast</a>&lt;<a
1891  href="#CallInst">CallInst</a>&gt;(&amp;*i)) {
1892             // <i>We know we've encountered a call instruction, so we</i>
1893             // <i>need to determine if it's a call to the</i>
1894             // <i>function pointed to by m_func or not.</i>
1895             if (callInst-&gt;getCalledFunction() == targetFunc)
1896               ++callCounter;
1897           }
1898         }
1899       }
1900     }
1901
1902   private:
1903     unsigned callCounter;
1904 };
1905 </pre>
1906 </div>
1907
1908 </div>
1909
1910 <!--_______________________________________________________________________-->
1911 <div class="doc_subsubsection">
1912   <a name="calls_and_invokes">Treating calls and invokes the same way</a>
1913 </div>
1914
1915 <div class="doc_text">
1916
1917 <p>You may have noticed that the previous example was a bit oversimplified in
1918 that it did not deal with call sites generated by 'invoke' instructions. In
1919 this, and in other situations, you may find that you want to treat
1920 <tt>CallInst</tt>s and <tt>InvokeInst</tt>s the same way, even though their
1921 most-specific common base class is <tt>Instruction</tt>, which includes lots of
1922 less closely-related things. For these cases, LLVM provides a handy wrapper
1923 class called <a
1924 href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1CallSite.html"><tt>CallSite</tt></a>.
1925 It is essentially a wrapper around an <tt>Instruction</tt> pointer, with some
1926 methods that provide functionality common to <tt>CallInst</tt>s and
1927 <tt>InvokeInst</tt>s.</p>
1928
1929 <p>This class has "value semantics": it should be passed by value, not by
1930 reference and it should not be dynamically allocated or deallocated using
1931 <tt>operator new</tt> or <tt>operator delete</tt>. It is efficiently copyable,
1932 assignable and constructable, with costs equivalents to that of a bare pointer.
1933 If you look at its definition, it has only a single pointer member.</p>
1934
1935 </div>
1936
1937 <!--_______________________________________________________________________-->
1938 <div class="doc_subsubsection">
1939   <a name="iterate_chains">Iterating over def-use &amp; use-def chains</a>
1940 </div>
1941
1942 <div class="doc_text">
1943
1944 <p>Frequently, we might have an instance of the <a
1945 href="/doxygen/classllvm_1_1Value.html">Value Class</a> and we want to
1946 determine which <tt>User</tt>s use the <tt>Value</tt>.  The list of all
1947 <tt>User</tt>s of a particular <tt>Value</tt> is called a <i>def-use</i> chain.
1948 For example, let's say we have a <tt>Function*</tt> named <tt>F</tt> to a
1949 particular function <tt>foo</tt>. Finding all of the instructions that
1950 <i>use</i> <tt>foo</tt> is as simple as iterating over the <i>def-use</i> chain
1951 of <tt>F</tt>:</p>
1952
1953 <div class="doc_code">
1954 <pre>
1955 Function *F = ...;
1956
1957 for (Value::use_iterator i = F-&gt;use_begin(), e = F-&gt;use_end(); i != e; ++i)
1958   if (Instruction *Inst = dyn_cast&lt;Instruction&gt;(*i)) {
1959     errs() &lt;&lt; "F is used in instruction:\n";
1960     errs() &lt;&lt; *Inst &lt;&lt; "\n";
1961   }
1962 </pre>
1963 </div>
1964
1965 <p>Alternately, it's common to have an instance of the <a
1966 href="/doxygen/classllvm_1_1User.html">User Class</a> and need to know what
1967 <tt>Value</tt>s are used by it.  The list of all <tt>Value</tt>s used by a
1968 <tt>User</tt> is known as a <i>use-def</i> chain.  Instances of class
1969 <tt>Instruction</tt> are common <tt>User</tt>s, so we might want to iterate over
1970 all of the values that a particular instruction uses (that is, the operands of
1971 the particular <tt>Instruction</tt>):</p>
1972
1973 <div class="doc_code">
1974 <pre>
1975 Instruction *pi = ...;
1976
1977 for (User::op_iterator i = pi-&gt;op_begin(), e = pi-&gt;op_end(); i != e; ++i) {
1978   Value *v = *i;
1979   // <i>...</i>
1980 }
1981 </pre>
1982 </div>
1983
1984 <!--
1985   def-use chains ("finding all users of"): Value::use_begin/use_end
1986   use-def chains ("finding all values used"): User::op_begin/op_end [op=operand]
1987 -->
1988
1989 </div>
1990
1991 <!--_______________________________________________________________________-->
1992 <div class="doc_subsubsection">
1993   <a name="iterate_preds">Iterating over predecessors &amp;
1994 successors of blocks</a>
1995 </div>
1996
1997 <div class="doc_text">
1998
1999 <p>Iterating over the predecessors and successors of a block is quite easy
2000 with the routines defined in <tt>"llvm/Support/CFG.h"</tt>.  Just use code like
2001 this to iterate over all predecessors of BB:</p>
2002
2003 <div class="doc_code">
2004 <pre>
2005 #include "llvm/Support/CFG.h"
2006 BasicBlock *BB = ...;
2007
2008 for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
2009   BasicBlock *Pred = *PI;
2010   // <i>...</i>
2011 }
2012 </pre>
2013 </div>
2014
2015 <p>Similarly, to iterate over successors use
2016 succ_iterator/succ_begin/succ_end.</p>
2017
2018 </div>
2019
2020
2021 <!-- ======================================================================= -->
2022 <div class="doc_subsection">
2023   <a name="simplechanges">Making simple changes</a>
2024 </div>
2025
2026 <div class="doc_text">
2027
2028 <p>There are some primitive transformation operations present in the LLVM
2029 infrastructure that are worth knowing about.  When performing
2030 transformations, it's fairly common to manipulate the contents of basic
2031 blocks. This section describes some of the common methods for doing so
2032 and gives example code.</p>
2033
2034 </div>
2035
2036 <!--_______________________________________________________________________-->
2037 <div class="doc_subsubsection">
2038   <a name="schanges_creating">Creating and inserting new
2039   <tt>Instruction</tt>s</a>
2040 </div>
2041
2042 <div class="doc_text">
2043
2044 <p><i>Instantiating Instructions</i></p>
2045
2046 <p>Creation of <tt>Instruction</tt>s is straight-forward: simply call the
2047 constructor for the kind of instruction to instantiate and provide the necessary
2048 parameters. For example, an <tt>AllocaInst</tt> only <i>requires</i> a
2049 (const-ptr-to) <tt>Type</tt>. Thus:</p>
2050
2051 <div class="doc_code">
2052 <pre>
2053 AllocaInst* ai = new AllocaInst(Type::Int32Ty);
2054 </pre>
2055 </div>
2056
2057 <p>will create an <tt>AllocaInst</tt> instance that represents the allocation of
2058 one integer in the current stack frame, at run time. Each <tt>Instruction</tt>
2059 subclass is likely to have varying default parameters which change the semantics
2060 of the instruction, so refer to the <a
2061 href="/doxygen/classllvm_1_1Instruction.html">doxygen documentation for the subclass of
2062 Instruction</a> that you're interested in instantiating.</p>
2063
2064 <p><i>Naming values</i></p>
2065
2066 <p>It is very useful to name the values of instructions when you're able to, as
2067 this facilitates the debugging of your transformations.  If you end up looking
2068 at generated LLVM machine code, you definitely want to have logical names
2069 associated with the results of instructions!  By supplying a value for the
2070 <tt>Name</tt> (default) parameter of the <tt>Instruction</tt> constructor, you
2071 associate a logical name with the result of the instruction's execution at
2072 run time.  For example, say that I'm writing a transformation that dynamically
2073 allocates space for an integer on the stack, and that integer is going to be
2074 used as some kind of index by some other code.  To accomplish this, I place an
2075 <tt>AllocaInst</tt> at the first point in the first <tt>BasicBlock</tt> of some
2076 <tt>Function</tt>, and I'm intending to use it within the same
2077 <tt>Function</tt>. I might do:</p>
2078
2079 <div class="doc_code">
2080 <pre>
2081 AllocaInst* pa = new AllocaInst(Type::Int32Ty, 0, "indexLoc");
2082 </pre>
2083 </div>
2084
2085 <p>where <tt>indexLoc</tt> is now the logical name of the instruction's
2086 execution value, which is a pointer to an integer on the run time stack.</p>
2087
2088 <p><i>Inserting instructions</i></p>
2089
2090 <p>There are essentially two ways to insert an <tt>Instruction</tt>
2091 into an existing sequence of instructions that form a <tt>BasicBlock</tt>:</p>
2092
2093 <ul>
2094   <li>Insertion into an explicit instruction list
2095
2096     <p>Given a <tt>BasicBlock* pb</tt>, an <tt>Instruction* pi</tt> within that
2097     <tt>BasicBlock</tt>, and a newly-created instruction we wish to insert
2098     before <tt>*pi</tt>, we do the following: </p>
2099
2100 <div class="doc_code">
2101 <pre>
2102 BasicBlock *pb = ...;
2103 Instruction *pi = ...;
2104 Instruction *newInst = new Instruction(...);
2105
2106 pb-&gt;getInstList().insert(pi, newInst); // <i>Inserts newInst before pi in pb</i>
2107 </pre>
2108 </div>
2109
2110     <p>Appending to the end of a <tt>BasicBlock</tt> is so common that
2111     the <tt>Instruction</tt> class and <tt>Instruction</tt>-derived
2112     classes provide constructors which take a pointer to a
2113     <tt>BasicBlock</tt> to be appended to. For example code that
2114     looked like: </p>
2115
2116 <div class="doc_code">
2117 <pre>
2118 BasicBlock *pb = ...;
2119 Instruction *newInst = new Instruction(...);
2120
2121 pb-&gt;getInstList().push_back(newInst); // <i>Appends newInst to pb</i>
2122 </pre>
2123 </div>
2124
2125     <p>becomes: </p>
2126
2127 <div class="doc_code">
2128 <pre>
2129 BasicBlock *pb = ...;
2130 Instruction *newInst = new Instruction(..., pb);
2131 </pre>
2132 </div>
2133
2134     <p>which is much cleaner, especially if you are creating
2135     long instruction streams.</p></li>
2136
2137   <li>Insertion into an implicit instruction list
2138
2139     <p><tt>Instruction</tt> instances that are already in <tt>BasicBlock</tt>s
2140     are implicitly associated with an existing instruction list: the instruction
2141     list of the enclosing basic block. Thus, we could have accomplished the same
2142     thing as the above code without being given a <tt>BasicBlock</tt> by doing:
2143     </p>
2144
2145 <div class="doc_code">
2146 <pre>
2147 Instruction *pi = ...;
2148 Instruction *newInst = new Instruction(...);
2149
2150 pi-&gt;getParent()-&gt;getInstList().insert(pi, newInst);
2151 </pre>
2152 </div>
2153
2154     <p>In fact, this sequence of steps occurs so frequently that the
2155     <tt>Instruction</tt> class and <tt>Instruction</tt>-derived classes provide
2156     constructors which take (as a default parameter) a pointer to an
2157     <tt>Instruction</tt> which the newly-created <tt>Instruction</tt> should
2158     precede.  That is, <tt>Instruction</tt> constructors are capable of
2159     inserting the newly-created instance into the <tt>BasicBlock</tt> of a
2160     provided instruction, immediately before that instruction.  Using an
2161     <tt>Instruction</tt> constructor with a <tt>insertBefore</tt> (default)
2162     parameter, the above code becomes:</p>
2163
2164 <div class="doc_code">
2165 <pre>
2166 Instruction* pi = ...;
2167 Instruction* newInst = new Instruction(..., pi);
2168 </pre>
2169 </div>
2170
2171     <p>which is much cleaner, especially if you're creating a lot of
2172     instructions and adding them to <tt>BasicBlock</tt>s.</p></li>
2173 </ul>
2174
2175 </div>
2176
2177 <!--_______________________________________________________________________-->
2178 <div class="doc_subsubsection">
2179   <a name="schanges_deleting">Deleting <tt>Instruction</tt>s</a>
2180 </div>
2181
2182 <div class="doc_text">
2183
2184 <p>Deleting an instruction from an existing sequence of instructions that form a
2185 <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> is very straight-forward. First,
2186 you must have a pointer to the instruction that you wish to delete.  Second, you
2187 need to obtain the pointer to that instruction's basic block. You use the
2188 pointer to the basic block to get its list of instructions and then use the
2189 erase function to remove your instruction. For example:</p>
2190
2191 <div class="doc_code">
2192 <pre>
2193 <a href="#Instruction">Instruction</a> *I = .. ;
2194 I-&gt;eraseFromParent();
2195 </pre>
2196 </div>
2197
2198 </div>
2199
2200 <!--_______________________________________________________________________-->
2201 <div class="doc_subsubsection">
2202   <a name="schanges_replacing">Replacing an <tt>Instruction</tt> with another
2203   <tt>Value</tt></a>
2204 </div>
2205
2206 <div class="doc_text">
2207
2208 <p><i>Replacing individual instructions</i></p>
2209
2210 <p>Including "<a href="/doxygen/BasicBlockUtils_8h-source.html">llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h</a>"
2211 permits use of two very useful replace functions: <tt>ReplaceInstWithValue</tt>
2212 and <tt>ReplaceInstWithInst</tt>.</p>
2213
2214 <h4><a name="schanges_deleting">Deleting <tt>Instruction</tt>s</a></h4>
2215
2216 <ul>
2217   <li><tt>ReplaceInstWithValue</tt>
2218
2219     <p>This function replaces all uses of a given instruction with a value,
2220     and then removes the original instruction. The following example
2221     illustrates the replacement of the result of a particular
2222     <tt>AllocaInst</tt> that allocates memory for a single integer with a null
2223     pointer to an integer.</p>
2224
2225 <div class="doc_code">
2226 <pre>
2227 AllocaInst* instToReplace = ...;
2228 BasicBlock::iterator ii(instToReplace);
2229
2230 ReplaceInstWithValue(instToReplace-&gt;getParent()-&gt;getInstList(), ii,
2231                      Constant::getNullValue(PointerType::getUnqual(Type::Int32Ty)));
2232 </pre></div></li>
2233
2234   <li><tt>ReplaceInstWithInst</tt>
2235
2236     <p>This function replaces a particular instruction with another
2237     instruction, inserting the new instruction into the basic block at the
2238     location where the old instruction was, and replacing any uses of the old
2239     instruction with the new instruction. The following example illustrates
2240     the replacement of one <tt>AllocaInst</tt> with another.</p>
2241
2242 <div class="doc_code">
2243 <pre>
2244 AllocaInst* instToReplace = ...;
2245 BasicBlock::iterator ii(instToReplace);
2246
2247 ReplaceInstWithInst(instToReplace-&gt;getParent()-&gt;getInstList(), ii,
2248                     new AllocaInst(Type::Int32Ty, 0, "ptrToReplacedInt"));
2249 </pre></div></li>
2250 </ul>
2251
2252 <p><i>Replacing multiple uses of <tt>User</tt>s and <tt>Value</tt>s</i></p>
2253
2254 <p>You can use <tt>Value::replaceAllUsesWith</tt> and
2255 <tt>User::replaceUsesOfWith</tt> to change more than one use at a time.  See the
2256 doxygen documentation for the <a href="/doxygen/classllvm_1_1Value.html">Value Class</a>
2257 and <a href="/doxygen/classllvm_1_1User.html">User Class</a>, respectively, for more
2258 information.</p>
2259
2260 <!-- Value::replaceAllUsesWith User::replaceUsesOfWith Point out:
2261 include/llvm/Transforms/Utils/ especially BasicBlockUtils.h with:
2262 ReplaceInstWithValue, ReplaceInstWithInst -->
2263
2264 </div>
2265
2266 <!--_______________________________________________________________________-->
2267 <div class="doc_subsubsection">
2268   <a name="schanges_deletingGV">Deleting <tt>GlobalVariable</tt>s</a>
2269 </div>
2270
2271 <div class="doc_text">
2272
2273 <p>Deleting a global variable from a module is just as easy as deleting an
2274 Instruction. First, you must have a pointer to the global variable that you wish
2275  to delete.  You use this pointer to erase it from its parent, the module.
2276  For example:</p>
2277
2278 <div class="doc_code">
2279 <pre>
2280 <a href="#GlobalVariable">GlobalVariable</a> *GV = .. ;
2281
2282 GV-&gt;eraseFromParent();
2283 </pre>
2284 </div>
2285
2286 </div>
2287
2288 <!-- ======================================================================= -->
2289 <div class="doc_subsection">
2290   <a name="create_types">How to Create Types</a>
2291 </div>
2292
2293 <div class="doc_text">
2294
2295 <p>In generating IR, you may need some complex types.  If you know these types
2296 statically, you can use <tt>TypeBuilder&lt;...&gt;::get()</tt>, defined
2297 in <tt>llvm/Support/TypeBuilder.h</tt>, to retrieve them.  <tt>TypeBuilder</tt>
2298 has two forms depending on whether you're building types for cross-compilation
2299 or native library use.  <tt>TypeBuilder&lt;T, true&gt;</tt> requires
2300 that <tt>T</tt> be independent of the host environment, meaning that it's built
2301 out of types from
2302 the <a href="/doxygen/namespacellvm_1_1types.html"><tt>llvm::types</tt></a>
2303 namespace and pointers, functions, arrays, etc. built of
2304 those.  <tt>TypeBuilder&lt;T, false&gt;</tt> additionally allows native C types
2305 whose size may depend on the host compiler.  For example,</p>
2306
2307 <div class="doc_code">
2308 <pre>
2309 FunctionType *ft = TypeBuilder&lt;types::i&lt;8&gt;(types::i&lt;32&gt;*), true&gt;::get();
2310 </pre>
2311 </div>
2312
2313 <p>is easier to read and write than the equivalent</p>
2314
2315 <div class="doc_code">
2316 <pre>
2317 std::vector&lt;const Type*&gt; params;
2318 params.push_back(PointerType::getUnqual(Type::Int32Ty));
2319 FunctionType *ft = FunctionType::get(Type::Int8Ty, params, false);
2320 </pre>
2321 </div>
2322
2323 <p>See the <a href="/doxygen/TypeBuilder_8h-source.html#l00001">class
2324 comment</a> for more details.</p>
2325
2326 </div>
2327
2328 <!-- *********************************************************************** -->
2329 <div class="doc_section">
2330   <a name="threading">Threads and LLVM</a>
2331 </div>
2332 <!-- *********************************************************************** -->
2333
2334 <div class="doc_text">
2335 <p>
2336 This section describes the interaction of the LLVM APIs with multithreading,
2337 both on the part of client applications, and in the JIT, in the hosted
2338 application.
2339 </p>
2340
2341 <p>
2342 Note that LLVM's support for multithreading is still relatively young.  Up
2343 through version 2.5, the execution of threaded hosted applications was
2344 supported, but not threaded client access to the APIs.  While this use case is
2345 now supported, clients <em>must</em> adhere to the guidelines specified below to
2346 ensure proper operation in multithreaded mode.
2347 </p>
2348
2349 <p>
2350 Note that, on Unix-like platforms, LLVM requires the presence of GCC's atomic
2351 intrinsics in order to support threaded operation.  If you need a
2352 multhreading-capable LLVM on a platform without a suitably modern system
2353 compiler, consider compiling LLVM and LLVM-GCC in single-threaded mode, and
2354 using the resultant compiler to build a copy of LLVM with multithreading
2355 support.
2356 </p>
2357 </div>
2358
2359 <!-- ======================================================================= -->
2360 <div class="doc_subsection">
2361   <a name="startmultithreaded">Entering and Exiting Multithreaded Mode</a>
2362 </div>
2363
2364 <div class="doc_text">
2365
2366 <p>
2367 In order to properly protect its internal data structures while avoiding
2368 excessive locking overhead in the single-threaded case, the LLVM must intialize
2369 certain data structures necessary to provide guards around its internals.  To do
2370 so, the client program must invoke <tt>llvm_start_multithreaded()</tt> before
2371 making any concurrent LLVM API calls.  To subsequently tear down these
2372 structures, use the <tt>llvm_stop_multithreaded()</tt> call.  You can also use
2373 the <tt>llvm_is_multithreaded()</tt> call to check the status of multithreaded
2374 mode.
2375 </p>
2376
2377 <p>
2378 Note that both of these calls must be made <em>in isolation</em>.  That is to
2379 say that no other LLVM API calls may be executing at any time during the
2380 execution of <tt>llvm_start_multithreaded()</tt> or <tt>llvm_stop_multithreaded
2381 </tt>.  It's is the client's responsibility to enforce this isolation.
2382 </p>
2383
2384 <p>
2385 The return value of <tt>llvm_start_multithreaded()</tt> indicates the success or
2386 failure of the initialization.  Failure typically indicates that your copy of
2387 LLVM was built without multithreading support, typically because GCC atomic
2388 intrinsics were not found in your system compiler.  In this case, the LLVM API
2389 will not be safe for concurrent calls.  However, it <em>will</em> be safe for
2390 hosting threaded applications in the JIT, though <a href="#jitthreading">care
2391 must be taken</a> to ensure that side exits and the like do not accidentally
2392 result in concurrent LLVM API calls.
2393 </p>
2394 </div>
2395
2396 <!-- ======================================================================= -->
2397 <div class="doc_subsection">
2398   <a name="shutdown">Ending Execution with <tt>llvm_shutdown()</tt></a>
2399 </div>
2400
2401 <div class="doc_text">
2402 <p>
2403 When you are done using the LLVM APIs, you should call <tt>llvm_shutdown()</tt>
2404 to deallocate memory used for internal structures.  This will also invoke
2405 <tt>llvm_stop_multithreaded()</tt> if LLVM is operating in multithreaded mode.
2406 As such, <tt>llvm_shutdown()</tt> requires the same isolation guarantees as
2407 <tt>llvm_stop_multithreaded()</tt>.
2408 </p>
2409
2410 <p>
2411 Note that, if you use scope-based shutdown, you can use the
2412 <tt>llvm_shutdown_obj</tt> class, which calls <tt>llvm_shutdown()</tt> in its
2413 destructor.
2414 </div>
2415
2416 <!-- ======================================================================= -->
2417 <div class="doc_subsection">
2418   <a name="managedstatic">Lazy Initialization with <tt>ManagedStatic</tt></a>
2419 </div>
2420
2421 <div class="doc_text">
2422 <p>
2423 <tt>ManagedStatic</tt> is a utility class in LLVM used to implement static
2424 initialization of static resources, such as the global type tables.  Before the
2425 invocation of <tt>llvm_shutdown()</tt>, it implements a simple lazy
2426 initialization scheme.  Once <tt>llvm_start_multithreaded()</tt> returns,
2427 however, it uses double-checked locking to implement thread-safe lazy
2428 initialization.
2429 </p>
2430
2431 <p>
2432 Note that, because no other threads are allowed to issue LLVM API calls before
2433 <tt>llvm_start_multithreaded()</tt> returns, it is possible to have
2434 <tt>ManagedStatic</tt>s of <tt>llvm::sys::Mutex</tt>s.
2435 </p>
2436
2437 <p>
2438 The <tt>llvm_acquire_global_lock()</tt> and <tt>llvm_release_global_lock</tt>
2439 APIs provide access to the global lock used to implement the double-checked
2440 locking for lazy initialization.  These should only be used internally to LLVM,
2441 and only if you know what you're doing!
2442 </p>
2443 </div>
2444
2445 <!-- ======================================================================= -->
2446 <div class="doc_subsection">
2447   <a name="llvmcontext">Achieving Isolation with <tt>LLVMContext</tt></a>
2448 </div>
2449
2450 <div class="doc_text">
2451 <p>
2452 <tt>LLVMContext</tt> is an opaque class in the LLVM API which clients can use
2453 to operate multiple, isolated instances of LLVM concurrently within the same
2454 address space.  For instance, in a hypothetical compile-server, the compilation
2455 of an individual translation unit is conceptually independent from all the
2456 others, and it would be desirable to be able to compile incoming translation
2457 units concurrently on independent server threads.  Fortunately,
2458 <tt>LLVMContext</tt> exists to enable just this kind of scenario!
2459 </p>
2460
2461 <p>
2462 Conceptually, <tt>LLVMContext</tt> provides isolation.  Every LLVM entity
2463 (<tt>Module</tt>s, <tt>Value</tt>s, <tt>Type</tt>s, <tt>Constant</tt>s, etc.)
2464 in LLVM's in-memory IR belongs to an <tt>LLVMContext</tt>.  Entities in
2465 different contexts <em>cannot</em> interact with each other: <tt>Module</tt>s in
2466 different contexts cannot be linked together, <tt>Function</tt>s cannot be added
2467 to <tt>Module</tt>s in different contexts, etc.  What this means is that is is
2468 safe to compile on multiple threads simultaneously, as long as no two threads
2469 operate on entities within the same context.
2470 </p>
2471
2472 <p>
2473 In practice, very few places in the API require the explicit specification of a
2474 <tt>LLVMContext</tt>, other than the <tt>Type</tt> creation/lookup APIs.
2475 Because every <tt>Type</tt> carries a reference to its owning context, most
2476 other entities can determine what context they belong to by looking at their
2477 own <tt>Type</tt>.  If you are adding new entities to LLVM IR, please try to
2478 maintain this interface design.
2479 </p>
2480
2481 <p>
2482 For clients that do <em>not</em> require the benefits of isolation, LLVM
2483 provides a convenience API <tt>getGlobalContext()</tt>.  This returns a global,
2484 lazily initialized <tt>LLVMContext</tt> that may be used in situations where
2485 isolation is not a concern.
2486 </p>
2487 </div>
2488
2489 <!-- ======================================================================= -->
2490 <div class="doc_subsection">
2491   <a name="jitthreading">Threads and the JIT</a>
2492 </div>
2493
2494 <div class="doc_text">
2495 <p>
2496 LLVM's "eager" JIT compiler is safe to use in threaded programs.  Multiple
2497 threads can call <tt>ExecutionEngine::getPointerToFunction()</tt> or
2498 <tt>ExecutionEngine::runFunction()</tt> concurrently, and multiple threads can
2499 run code output by the JIT concurrently.  The user must still ensure that only
2500 one thread accesses IR in a given <tt>LLVMContext</tt> while another thread
2501 might be modifying it.  One way to do that is to always hold the JIT lock while
2502 accessing IR outside the JIT (the JIT <em>modifies</em> the IR by adding
2503 <tt>CallbackVH</tt>s).  Another way is to only
2504 call <tt>getPointerToFunction()</tt> from the <tt>LLVMContext</tt>'s thread.
2505 </p>
2506
2507 <p>When the JIT is configured to compile lazily (using
2508 <tt>ExecutionEngine::DisableLazyCompilation(false)</tt>), there is currently a
2509 <a href="http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=5184">race condition</a> in
2510 updating call sites after a function is lazily-jitted.  It's still possible to
2511 use the lazy JIT in a threaded program if you ensure that only one thread at a
2512 time can call any particular lazy stub and that the JIT lock guards any IR
2513 access, but we suggest using only the eager JIT in threaded programs.
2514 </p>
2515 </div>
2516
2517 <!-- *********************************************************************** -->
2518 <div class="doc_section">
2519   <a name="advanced">Advanced Topics</a>
2520 </div>
2521 <!-- *********************************************************************** -->
2522
2523 <div class="doc_text">
2524 <p>
2525 This section describes some of the advanced or obscure API's that most clients
2526 do not need to be aware of.  These API's tend manage the inner workings of the
2527 LLVM system, and only need to be accessed in unusual circumstances.
2528 </p>
2529 </div>
2530
2531 <!-- ======================================================================= -->
2532 <div class="doc_subsection">
2533   <a name="TypeResolve">LLVM Type Resolution</a>
2534 </div>
2535
2536 <div class="doc_text">
2537
2538 <p>
2539 The LLVM type system has a very simple goal: allow clients to compare types for
2540 structural equality with a simple pointer comparison (aka a shallow compare).
2541 This goal makes clients much simpler and faster, and is used throughout the LLVM
2542 system.
2543 </p>
2544
2545 <p>
2546 Unfortunately achieving this goal is not a simple matter.  In particular,
2547 recursive types and late resolution of opaque types makes the situation very
2548 difficult to handle.  Fortunately, for the most part, our implementation makes
2549 most clients able to be completely unaware of the nasty internal details.  The
2550 primary case where clients are exposed to the inner workings of it are when
2551 building a recursive type.  In addition to this case, the LLVM bitcode reader,
2552 assembly parser, and linker also have to be aware of the inner workings of this
2553 system.
2554 </p>
2555
2556 <p>
2557 For our purposes below, we need three concepts.  First, an "Opaque Type" is
2558 exactly as defined in the <a href="LangRef.html#t_opaque">language
2559 reference</a>.  Second an "Abstract Type" is any type which includes an
2560 opaque type as part of its type graph (for example "<tt>{ opaque, i32 }</tt>").
2561 Third, a concrete type is a type that is not an abstract type (e.g. "<tt>{ i32,
2562 float }</tt>").
2563 </p>
2564
2565 </div>
2566
2567 <!-- ______________________________________________________________________ -->
2568 <div class="doc_subsubsection">
2569   <a name="BuildRecType">Basic Recursive Type Construction</a>
2570 </div>
2571
2572 <div class="doc_text">
2573
2574 <p>
2575 Because the most common question is "how do I build a recursive type with LLVM",
2576 we answer it now and explain it as we go.  Here we include enough to cause this
2577 to be emitted to an output .ll file:
2578 </p>
2579
2580 <div class="doc_code">
2581 <pre>
2582 %mylist = type { %mylist*, i32 }
2583 </pre>
2584 </div>
2585
2586 <p>
2587 To build this, use the following LLVM APIs:
2588 </p>
2589
2590 <div class="doc_code">
2591 <pre>
2592 // <i>Create the initial outer struct</i>
2593 <a href="#PATypeHolder">PATypeHolder</a> StructTy = OpaqueType::get();
2594 std::vector&lt;const Type*&gt; Elts;
2595 Elts.push_back(PointerType::getUnqual(StructTy));
2596 Elts.push_back(Type::Int32Ty);
2597 StructType *NewSTy = StructType::get(Elts);
2598
2599 // <i>At this point, NewSTy = "{ opaque*, i32 }". Tell VMCore that</i>
2600 // <i>the struct and the opaque type are actually the same.</i>
2601 cast&lt;OpaqueType&gt;(StructTy.get())-&gt;<a href="#refineAbstractTypeTo">refineAbstractTypeTo</a>(NewSTy);
2602
2603 // <i>NewSTy is potentially invalidated, but StructTy (a <a href="#PATypeHolder">PATypeHolder</a>) is</i>
2604 // <i>kept up-to-date</i>
2605 NewSTy = cast&lt;StructType&gt;(StructTy.get());
2606
2607 // <i>Add a name for the type to the module symbol table (optional)</i>
2608 MyModule-&gt;addTypeName("mylist", NewSTy);
2609 </pre>
2610 </div>
2611
2612 <p>
2613 This code shows the basic approach used to build recursive types: build a
2614 non-recursive type using 'opaque', then use type unification to close the cycle.
2615 The type unification step is performed by the <tt><a
2616 href="#refineAbstractTypeTo">refineAbstractTypeTo</a></tt> method, which is
2617 described next.  After that, we describe the <a
2618 href="#PATypeHolder">PATypeHolder class</a>.
2619 </p>
2620
2621 </div>
2622
2623 <!-- ______________________________________________________________________ -->
2624 <div class="doc_subsubsection">
2625   <a name="refineAbstractTypeTo">The <tt>refineAbstractTypeTo</tt> method</a>
2626 </div>
2627
2628 <div class="doc_text">
2629 <p>
2630 The <tt>refineAbstractTypeTo</tt> method starts the type unification process.
2631 While this method is actually a member of the DerivedType class, it is most
2632 often used on OpaqueType instances.  Type unification is actually a recursive
2633 process.  After unification, types can become structurally isomorphic to
2634 existing types, and all duplicates are deleted (to preserve pointer equality).
2635 </p>
2636
2637 <p>
2638 In the example above, the OpaqueType object is definitely deleted.
2639 Additionally, if there is an "{ \2*, i32}" type already created in the system,
2640 the pointer and struct type created are <b>also</b> deleted.  Obviously whenever
2641 a type is deleted, any "Type*" pointers in the program are invalidated.  As
2642 such, it is safest to avoid having <i>any</i> "Type*" pointers to abstract types
2643 live across a call to <tt>refineAbstractTypeTo</tt> (note that non-abstract
2644 types can never move or be deleted).  To deal with this, the <a
2645 href="#PATypeHolder">PATypeHolder</a> class is used to maintain a stable
2646 reference to a possibly refined type, and the <a
2647 href="#AbstractTypeUser">AbstractTypeUser</a> class is used to update more
2648 complex datastructures.
2649 </p>
2650
2651 </div>
2652
2653 <!-- ______________________________________________________________________ -->
2654 <div class="doc_subsubsection">
2655   <a name="PATypeHolder">The PATypeHolder Class</a>
2656 </div>
2657
2658 <div class="doc_text">
2659 <p>
2660 PATypeHolder is a form of a "smart pointer" for Type objects.  When VMCore
2661 happily goes about nuking types that become isomorphic to existing types, it
2662 automatically updates all PATypeHolder objects to point to the new type.  In the
2663 example above, this allows the code to maintain a pointer to the resultant
2664 resolved recursive type, even though the Type*'s are potentially invalidated.
2665 </p>
2666
2667 <p>
2668 PATypeHolder is an extremely light-weight object that uses a lazy union-find
2669 implementation to update pointers.  For example the pointer from a Value to its
2670 Type is maintained by PATypeHolder objects.
2671 </p>
2672
2673 </div>
2674
2675 <!-- ______________________________________________________________________ -->
2676 <div class="doc_subsubsection">
2677   <a name="AbstractTypeUser">The AbstractTypeUser Class</a>
2678 </div>
2679
2680 <div class="doc_text">
2681
2682 <p>
2683 Some data structures need more to perform more complex updates when types get
2684 resolved.  To support this, a class can derive from the AbstractTypeUser class.
2685 This class
2686 allows it to get callbacks when certain types are resolved.  To register to get
2687 callbacks for a particular type, the DerivedType::{add/remove}AbstractTypeUser
2688 methods can be called on a type.  Note that these methods only work for <i>
2689   abstract</i> types.  Concrete types (those that do not include any opaque
2690 objects) can never be refined.
2691 </p>
2692 </div>
2693
2694
2695 <!-- ======================================================================= -->
2696 <div class="doc_subsection">
2697   <a name="SymbolTable">The <tt>ValueSymbolTable</tt> and
2698    <tt>TypeSymbolTable</tt> classes</a>
2699 </div>
2700
2701 <div class="doc_text">
2702 <p>The <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1ValueSymbolTable.html">
2703 ValueSymbolTable</a></tt> class provides a symbol table that the <a
2704 href="#Function"><tt>Function</tt></a> and <a href="#Module">
2705 <tt>Module</tt></a> classes use for naming value definitions. The symbol table
2706 can provide a name for any <a href="#Value"><tt>Value</tt></a>.
2707 The <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1TypeSymbolTable.html">
2708 TypeSymbolTable</a></tt> class is used by the <tt>Module</tt> class to store
2709 names for types.</p>
2710
2711 <p>Note that the <tt>SymbolTable</tt> class should not be directly accessed
2712 by most clients.  It should only be used when iteration over the symbol table
2713 names themselves are required, which is very special purpose.  Note that not
2714 all LLVM
2715 <tt><a href="#Value">Value</a></tt>s have names, and those without names (i.e. they have
2716 an empty name) do not exist in the symbol table.
2717 </p>
2718
2719 <p>These symbol tables support iteration over the values/types in the symbol
2720 table with <tt>begin/end/iterator</tt> and supports querying to see if a
2721 specific name is in the symbol table (with <tt>lookup</tt>).  The
2722 <tt>ValueSymbolTable</tt> class exposes no public mutator methods, instead,
2723 simply call <tt>setName</tt> on a value, which will autoinsert it into the
2724 appropriate symbol table.  For types, use the Module::addTypeName method to
2725 insert entries into the symbol table.</p>
2726
2727 </div>
2728
2729
2730
2731 <!-- ======================================================================= -->
2732 <div class="doc_subsection">
2733   <a name="UserLayout">The <tt>User</tt> and owned <tt>Use</tt> classes' memory layout</a>
2734 </div>
2735
2736 <div class="doc_text">
2737 <p>The <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1User.html">
2738 User</a></tt> class provides a basis for expressing the ownership of <tt>User</tt>
2739 towards other <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1Value.html">
2740 Value</a></tt>s. The <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1Use.html">
2741 Use</a></tt> helper class is employed to do the bookkeeping and to facilitate <i>O(1)</i>
2742 addition and removal.</p>
2743
2744 <!-- ______________________________________________________________________ -->
2745 <div class="doc_subsubsection">
2746   <a name="Use2User">Interaction and relationship between <tt>User</tt> and <tt>Use</tt> objects</a>
2747 </div>
2748
2749 <div class="doc_text">
2750 <p>
2751 A subclass of <tt>User</tt> can choose between incorporating its <tt>Use</tt> objects
2752 or refer to them out-of-line by means of a pointer. A mixed variant
2753 (some <tt>Use</tt>s inline others hung off) is impractical and breaks the invariant
2754 that the <tt>Use</tt> objects belonging to the same <tt>User</tt> form a contiguous array.
2755 </p>
2756 </div>
2757
2758 <p>
2759 We have 2 different layouts in the <tt>User</tt> (sub)classes:
2760 <ul>
2761 <li><p>Layout a)
2762 The <tt>Use</tt> object(s) are inside (resp. at fixed offset) of the <tt>User</tt>
2763 object and there are a fixed number of them.</p>
2764
2765 <li><p>Layout b)
2766 The <tt>Use</tt> object(s) are referenced by a pointer to an
2767 array from the <tt>User</tt> object and there may be a variable
2768 number of them.</p>
2769 </ul>
2770 <p>
2771 As of v2.4 each layout still possesses a direct pointer to the
2772 start of the array of <tt>Use</tt>s. Though not mandatory for layout a),
2773 we stick to this redundancy for the sake of simplicity.
2774 The <tt>User</tt> object also stores the number of <tt>Use</tt> objects it
2775 has. (Theoretically this information can also be calculated
2776 given the scheme presented below.)</p>
2777 <p>
2778 Special forms of allocation operators (<tt>operator new</tt>)
2779 enforce the following memory layouts:</p>
2780
2781 <ul>
2782 <li><p>Layout a) is modelled by prepending the <tt>User</tt> object by the <tt>Use[]</tt> array.</p>
2783
2784 <pre>
2785 ...---.---.---.---.-------...
2786   | P | P | P | P | User
2787 '''---'---'---'---'-------'''
2788 </pre>
2789
2790 <li><p>Layout b) is modelled by pointing at the <tt>Use[]</tt> array.</p>
2791 <pre>
2792 .-------...
2793 | User
2794 '-------'''
2795     |
2796     v
2797     .---.---.---.---...
2798     | P | P | P | P |
2799     '---'---'---'---'''
2800 </pre>
2801 </ul>
2802 <i>(In the above figures '<tt>P</tt>' stands for the <tt>Use**</tt> that
2803     is stored in each <tt>Use</tt> object in the member <tt>Use::Prev</tt>)</i>
2804
2805 <!-- ______________________________________________________________________ -->
2806 <div class="doc_subsubsection">
2807   <a name="Waymarking">The waymarking algorithm</a>
2808 </div>
2809
2810 <div class="doc_text">
2811 <p>
2812 Since the <tt>Use</tt> objects are deprived of the direct (back)pointer to
2813 their <tt>User</tt> objects, there must be a fast and exact method to
2814 recover it. This is accomplished by the following scheme:</p>
2815 </div>
2816
2817 A bit-encoding in the 2 LSBits (least significant bits) of the <tt>Use::Prev</tt> allows to find the
2818 start of the <tt>User</tt> object:
2819 <ul>
2820 <li><tt>00</tt> &mdash;&gt; binary digit 0</li>
2821 <li><tt>01</tt> &mdash;&gt; binary digit 1</li>
2822 <li><tt>10</tt> &mdash;&gt; stop and calculate (<tt>s</tt>)</li>
2823 <li><tt>11</tt> &mdash;&gt; full stop (<tt>S</tt>)</li>
2824 </ul>
2825 <p>
2826 Given a <tt>Use*</tt>, all we have to do is to walk till we get
2827 a stop and we either have a <tt>User</tt> immediately behind or
2828 we have to walk to the next stop picking up digits
2829 and calculating the offset:</p>
2830 <pre>
2831 .---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.----------------
2832 | 1 | s | 1 | 0 | 1 | 0 | s | 1 | 1 | 0 | s | 1 | 1 | s | 1 | S | User (or User*)
2833 '---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'----------------
2834     |+15                |+10            |+6         |+3     |+1
2835     |                   |               |           |       |__>
2836     |                   |               |           |__________>
2837     |                   |               |______________________>
2838     |                   |______________________________________>
2839     |__________________________________________________________>
2840 </pre>
2841 <p>
2842 Only the significant number of bits need to be stored between the
2843 stops, so that the <i>worst case is 20 memory accesses</i> when there are
2844 1000 <tt>Use</tt> objects associated with a <tt>User</tt>.</p>
2845
2846 <!-- ______________________________________________________________________ -->
2847 <div class="doc_subsubsection">
2848   <a name="ReferenceImpl">Reference implementation</a>
2849 </div>
2850
2851 <div class="doc_text">
2852 <p>
2853 The following literate Haskell fragment demonstrates the concept:</p>
2854 </div>
2855
2856 <div class="doc_code">
2857 <pre>
2858 > import Test.QuickCheck
2859 >
2860 > digits :: Int -> [Char] -> [Char]
2861 > digits 0 acc = '0' : acc
2862 > digits 1 acc = '1' : acc
2863 > digits n acc = digits (n `div` 2) $ digits (n `mod` 2) acc
2864 >
2865 > dist :: Int -> [Char] -> [Char]
2866 > dist 0 [] = ['S']
2867 > dist 0 acc = acc
2868 > dist 1 acc = let r = dist 0 acc in 's' : digits (length r) r
2869 > dist n acc = dist (n - 1) $ dist 1 acc
2870 >
2871 > takeLast n ss = reverse $ take n $ reverse ss
2872 >
2873 > test = takeLast 40 $ dist 20 []
2874 >
2875 </pre>
2876 </div>
2877 <p>
2878 Printing &lt;test&gt; gives: <tt>"1s100000s11010s10100s1111s1010s110s11s1S"</tt></p>
2879 <p>
2880 The reverse algorithm computes the length of the string just by examining
2881 a certain prefix:</p>
2882
2883 <div class="doc_code">
2884 <pre>
2885 > pref :: [Char] -> Int
2886 > pref "S" = 1
2887 > pref ('s':'1':rest) = decode 2 1 rest
2888 > pref (_:rest) = 1 + pref rest
2889 >
2890 > decode walk acc ('0':rest) = decode (walk + 1) (acc * 2) rest
2891 > decode walk acc ('1':rest) = decode (walk + 1) (acc * 2 + 1) rest
2892 > decode walk acc _ = walk + acc
2893 >
2894 </pre>
2895 </div>
2896 <p>
2897 Now, as expected, printing &lt;pref test&gt; gives <tt>40</tt>.</p>
2898 <p>
2899 We can <i>quickCheck</i> this with following property:</p>
2900
2901 <div class="doc_code">
2902 <pre>
2903 > testcase = dist 2000 []
2904 > testcaseLength = length testcase
2905 >
2906 > identityProp n = n > 0 && n <= testcaseLength ==> length arr == pref arr
2907 >     where arr = takeLast n testcase
2908 >
2909 </pre>
2910 </div>
2911 <p>
2912 As expected &lt;quickCheck identityProp&gt; gives:</p>
2913
2914 <pre>
2915 *Main> quickCheck identityProp
2916 OK, passed 100 tests.
2917 </pre>
2918 <p>
2919 Let's be a bit more exhaustive:</p>
2920
2921 <div class="doc_code">
2922 <pre>
2923 >
2924 > deepCheck p = check (defaultConfig { configMaxTest = 500 }) p
2925 >
2926 </pre>
2927 </div>
2928 <p>
2929 And here is the result of &lt;deepCheck identityProp&gt;:</p>
2930
2931 <pre>
2932 *Main> deepCheck identityProp
2933 OK, passed 500 tests.
2934 </pre>
2935
2936 <!-- ______________________________________________________________________ -->
2937 <div class="doc_subsubsection">
2938   <a name="Tagging">Tagging considerations</a>
2939 </div>
2940
2941 <p>
2942 To maintain the invariant that the 2 LSBits of each <tt>Use**</tt> in <tt>Use</tt>
2943 never change after being set up, setters of <tt>Use::Prev</tt> must re-tag the
2944 new <tt>Use**</tt> on every modification. Accordingly getters must strip the
2945 tag bits.</p>
2946 <p>
2947 For layout b) instead of the <tt>User</tt> we find a pointer (<tt>User*</tt> with LSBit set).
2948 Following this pointer brings us to the <tt>User</tt>. A portable trick ensures
2949 that the first bytes of <tt>User</tt> (if interpreted as a pointer) never has
2950 the LSBit set. (Portability is relying on the fact that all known compilers place the
2951 <tt>vptr</tt> in the first word of the instances.)</p>
2952
2953 </div>
2954
2955   <!-- *********************************************************************** -->
2956 <div class="doc_section">
2957   <a name="coreclasses">The Core LLVM Class Hierarchy Reference </a>
2958 </div>
2959 <!-- *********************************************************************** -->
2960
2961 <div class="doc_text">
2962 <p><tt>#include "<a href="/doxygen/Type_8h-source.html">llvm/Type.h</a>"</tt>
2963 <br>doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1Type.html">Type Class</a></p>
2964
2965 <p>The Core LLVM classes are the primary means of representing the program
2966 being inspected or transformed.  The core LLVM classes are defined in
2967 header files in the <tt>include/llvm/</tt> directory, and implemented in
2968 the <tt>lib/VMCore</tt> directory.</p>
2969
2970 </div>
2971
2972 <!-- ======================================================================= -->
2973 <div class="doc_subsection">
2974   <a name="Type">The <tt>Type</tt> class and Derived Types</a>
2975 </div>
2976
2977 <div class="doc_text">
2978
2979   <p><tt>Type</tt> is a superclass of all type classes. Every <tt>Value</tt> has
2980   a <tt>Type</tt>. <tt>Type</tt> cannot be instantiated directly but only
2981   through its subclasses. Certain primitive types (<tt>VoidType</tt>,
2982   <tt>LabelType</tt>, <tt>FloatType</tt> and <tt>DoubleType</tt>) have hidden
2983   subclasses. They are hidden because they offer no useful functionality beyond
2984   what the <tt>Type</tt> class offers except to distinguish themselves from
2985   other subclasses of <tt>Type</tt>.</p>
2986   <p>All other types are subclasses of <tt>DerivedType</tt>.  Types can be
2987   named, but this is not a requirement. There exists exactly
2988   one instance of a given shape at any one time.  This allows type equality to
2989   be performed with address equality of the Type Instance. That is, given two
2990   <tt>Type*</tt> values, the types are identical if the pointers are identical.
2991   </p>
2992 </div>
2993
2994 <!-- _______________________________________________________________________ -->
2995 <div class="doc_subsubsection">
2996   <a name="m_Type">Important Public Methods</a>
2997 </div>
2998
2999 <div class="doc_text">
3000
3001 <ul>
3002   <li><tt>bool isIntegerTy() const</tt>: Returns true for any integer type.</li>
3003
3004   <li><tt>bool isFloatingPointTy()</tt>: Return true if this is one of the five
3005   floating point types.</li>
3006
3007   <li><tt>bool isAbstract()</tt>: Return true if the type is abstract (contains
3008   an OpaqueType anywhere in its definition).</li>
3009
3010   <li><tt>bool isSized()</tt>: Return true if the type has known size. Things
3011   that don't have a size are abstract types, labels and void.</li>
3012
3013 </ul>
3014 </div>
3015
3016 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3017 <div class="doc_subsubsection">
3018   <a name="derivedtypes">Important Derived Types</a>
3019 </div>
3020 <div class="doc_text">
3021 <dl>
3022   <dt><tt>IntegerType</tt></dt>
3023   <dd>Subclass of DerivedType that represents integer types of any bit width.
3024   Any bit width between <tt>IntegerType::MIN_INT_BITS</tt> (1) and
3025   <tt>IntegerType::MAX_INT_BITS</tt> (~8 million) can be represented.
3026   <ul>
3027     <li><tt>static const IntegerType* get(unsigned NumBits)</tt>: get an integer
3028     type of a specific bit width.</li>
3029     <li><tt>unsigned getBitWidth() const</tt>: Get the bit width of an integer
3030     type.</li>
3031   </ul>
3032   </dd>
3033   <dt><tt>SequentialType</tt></dt>
3034   <dd>This is subclassed by ArrayType and PointerType
3035     <ul>
3036       <li><tt>const Type * getElementType() const</tt>: Returns the type of each
3037       of the elements in the sequential type. </li>
3038     </ul>
3039   </dd>
3040   <dt><tt>ArrayType</tt></dt>
3041   <dd>This is a subclass of SequentialType and defines the interface for array
3042   types.
3043     <ul>
3044       <li><tt>unsigned getNumElements() const</tt>: Returns the number of
3045       elements in the array. </li>
3046     </ul>
3047   </dd>
3048   <dt><tt>PointerType</tt></dt>
3049   <dd>Subclass of SequentialType for pointer types.</dd>
3050   <dt><tt>VectorType</tt></dt>
3051   <dd>Subclass of SequentialType for vector types. A
3052   vector type is similar to an ArrayType but is distinguished because it is
3053   a first class type whereas ArrayType is not. Vector types are used for
3054   vector operations and are usually small vectors of of an integer or floating
3055   point type.</dd>
3056   <dt><tt>StructType</tt></dt>
3057   <dd>Subclass of DerivedTypes for struct types.</dd>
3058   <dt><tt><a name="FunctionType">FunctionType</a></tt></dt>
3059   <dd>Subclass of DerivedTypes for function types.
3060     <ul>
3061       <li><tt>bool isVarArg() const</tt>: Returns true if its a vararg
3062       function</li>
3063       <li><tt> const Type * getReturnType() const</tt>: Returns the
3064       return type of the function.</li>
3065       <li><tt>const Type * getParamType (unsigned i)</tt>: Returns
3066       the type of the ith parameter.</li>
3067       <li><tt> const unsigned getNumParams() const</tt>: Returns the
3068       number of formal parameters.</li>
3069     </ul>
3070   </dd>
3071   <dt><tt>OpaqueType</tt></dt>
3072   <dd>Sublcass of DerivedType for abstract types. This class
3073   defines no content and is used as a placeholder for some other type. Note
3074   that OpaqueType is used (temporarily) during type resolution for forward
3075   references of types. Once the referenced type is resolved, the OpaqueType
3076   is replaced with the actual type. OpaqueType can also be used for data
3077   abstraction. At link time opaque types can be resolved to actual types
3078   of the same name.</dd>
3079 </dl>
3080 </div>
3081
3082
3083
3084 <!-- ======================================================================= -->
3085 <div class="doc_subsection">
3086   <a name="Module">The <tt>Module</tt> class</a>
3087 </div>
3088
3089 <div class="doc_text">
3090
3091 <p><tt>#include "<a
3092 href="/doxygen/Module_8h-source.html">llvm/Module.h</a>"</tt><br> doxygen info:
3093 <a href="/doxygen/classllvm_1_1Module.html">Module Class</a></p>
3094
3095 <p>The <tt>Module</tt> class represents the top level structure present in LLVM
3096 programs.  An LLVM module is effectively either a translation unit of the
3097 original program or a combination of several translation units merged by the
3098 linker.  The <tt>Module</tt> class keeps track of a list of <a
3099 href="#Function"><tt>Function</tt></a>s, a list of <a
3100 href="#GlobalVariable"><tt>GlobalVariable</tt></a>s, and a <a
3101 href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>.  Additionally, it contains a few
3102 helpful member functions that try to make common operations easy.</p>
3103
3104 </div>
3105
3106 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3107 <div class="doc_subsubsection">
3108   <a name="m_Module">Important Public Members of the <tt>Module</tt> class</a>
3109 </div>
3110
3111 <div class="doc_text">
3112
3113 <ul>
3114   <li><tt>Module::Module(std::string name = "")</tt></li>
3115 </ul>
3116
3117 <p>Constructing a <a href="#Module">Module</a> is easy. You can optionally
3118 provide a name for it (probably based on the name of the translation unit).</p>
3119
3120 <ul>
3121   <li><tt>Module::iterator</tt> - Typedef for function list iterator<br>
3122     <tt>Module::const_iterator</tt> - Typedef for const_iterator.<br>
3123
3124     <tt>begin()</tt>, <tt>end()</tt>
3125     <tt>size()</tt>, <tt>empty()</tt>
3126
3127     <p>These are forwarding methods that make it easy to access the contents of
3128     a <tt>Module</tt> object's <a href="#Function"><tt>Function</tt></a>
3129     list.</p></li>
3130
3131   <li><tt>Module::FunctionListType &amp;getFunctionList()</tt>
3132
3133     <p> Returns the list of <a href="#Function"><tt>Function</tt></a>s.  This is
3134     necessary to use when you need to update the list or perform a complex
3135     action that doesn't have a forwarding method.</p>
3136
3137     <p><!--  Global Variable --></p></li>
3138 </ul>
3139
3140 <hr>
3141
3142 <ul>
3143   <li><tt>Module::global_iterator</tt> - Typedef for global variable list iterator<br>
3144
3145     <tt>Module::const_global_iterator</tt> - Typedef for const_iterator.<br>
3146
3147     <tt>global_begin()</tt>, <tt>global_end()</tt>
3148     <tt>global_size()</tt>, <tt>global_empty()</tt>
3149
3150     <p> These are forwarding methods that make it easy to access the contents of
3151     a <tt>Module</tt> object's <a
3152     href="#GlobalVariable"><tt>GlobalVariable</tt></a> list.</p></li>
3153
3154   <li><tt>Module::GlobalListType &amp;getGlobalList()</tt>
3155
3156     <p>Returns the list of <a
3157     href="#GlobalVariable"><tt>GlobalVariable</tt></a>s.  This is necessary to
3158     use when you need to update the list or perform a complex action that
3159     doesn't have a forwarding method.</p>
3160
3161     <p><!--  Symbol table stuff --> </p></li>
3162 </ul>
3163
3164 <hr>
3165
3166 <ul>
3167   <li><tt><a href="#SymbolTable">SymbolTable</a> *getSymbolTable()</tt>
3168
3169     <p>Return a reference to the <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>
3170     for this <tt>Module</tt>.</p>
3171
3172     <p><!--  Convenience methods --></p></li>
3173 </ul>
3174
3175 <hr>
3176
3177 <ul>
3178   <li><tt><a href="#Function">Function</a> *getFunction(const std::string
3179   &amp;Name, const <a href="#FunctionType">FunctionType</a> *Ty)</tt>
3180
3181     <p>Look up the specified function in the <tt>Module</tt> <a
3182     href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>. If it does not exist, return
3183     <tt>null</tt>.</p></li>
3184
3185   <li><tt><a href="#Function">Function</a> *getOrInsertFunction(const
3186   std::string &amp;Name, const <a href="#FunctionType">FunctionType</a> *T)</tt>
3187
3188     <p>Look up the specified function in the <tt>Module</tt> <a
3189     href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>. If it does not exist, add an
3190     external declaration for the function and return it.</p></li>
3191
3192   <li><tt>std::string getTypeName(const <a href="#Type">Type</a> *Ty)</tt>
3193
3194     <p>If there is at least one entry in the <a
3195     href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a> for the specified <a
3196     href="#Type"><tt>Type</tt></a>, return it.  Otherwise return the empty
3197     string.</p></li>
3198
3199   <li><tt>bool addTypeName(const std::string &amp;Name, const <a
3200   href="#Type">Type</a> *Ty)</tt>
3201
3202     <p>Insert an entry in the <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>
3203     mapping <tt>Name</tt> to <tt>Ty</tt>. If there is already an entry for this
3204     name, true is returned and the <a
3205     href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a> is not modified.</p></li>
3206 </ul>
3207
3208 </div>
3209
3210
3211 <!-- ======================================================================= -->
3212 <div class="doc_subsection">
3213   <a name="Value">The <tt>Value</tt> class</a>
3214 </div>
3215
3216 <div class="doc_text">
3217
3218 <p><tt>#include "<a href="/doxygen/Value_8h-source.html">llvm/Value.h</a>"</tt>
3219 <br>
3220 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1Value.html">Value Class</a></p>
3221
3222 <p>The <tt>Value</tt> class is the most important class in the LLVM Source
3223 base.  It represents a typed value that may be used (among other things) as an
3224 operand to an instruction.  There are many different types of <tt>Value</tt>s,
3225 such as <a href="#Constant"><tt>Constant</tt></a>s,<a
3226 href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>s. Even <a
3227 href="#Instruction"><tt>Instruction</tt></a>s and <a
3228 href="#Function"><tt>Function</tt></a>s are <tt>Value</tt>s.</p>
3229
3230 <p>A particular <tt>Value</tt> may be used many times in the LLVM representation
3231 for a program.  For example, an incoming argument to a function (represented
3232 with an instance of the <a href="#Argument">Argument</a> class) is "used" by
3233 every instruction in the function that references the argument.  To keep track
3234 of this relationship, the <tt>Value</tt> class keeps a list of all of the <a
3235 href="#User"><tt>User</tt></a>s that is using it (the <a
3236 href="#User"><tt>User</tt></a> class is a base class for all nodes in the LLVM
3237 graph that can refer to <tt>Value</tt>s).  This use list is how LLVM represents
3238 def-use information in the program, and is accessible through the <tt>use_</tt>*
3239 methods, shown below.</p>
3240
3241 <p>Because LLVM is a typed representation, every LLVM <tt>Value</tt> is typed,
3242 and this <a href="#Type">Type</a> is available through the <tt>getType()</tt>
3243 method. In addition, all LLVM values can be named.  The "name" of the
3244 <tt>Value</tt> is a symbolic string printed in the LLVM code:</p>
3245
3246 <div class="doc_code">
3247 <pre>
3248 %<b>foo</b> = add i32 1, 2
3249 </pre>
3250 </div>
3251
3252 <p><a name="nameWarning">The name of this instruction is "foo".</a> <b>NOTE</b>
3253 that the name of any value may be missing (an empty string), so names should
3254 <b>ONLY</b> be used for debugging (making the source code easier to read,
3255 debugging printouts), they should not be used to keep track of values or map
3256 between them.  For this purpose, use a <tt>std::map</tt> of pointers to the
3257 <tt>Value</tt> itself instead.</p>
3258
3259 <p>One important aspect of LLVM is that there is no distinction between an SSA
3260 variable and the operation that produces it.  Because of this, any reference to
3261 the value produced by an instruction (or the value available as an incoming
3262 argument, for example) is represented as a direct pointer to the instance of
3263 the class that
3264 represents this value.  Although this may take some getting used to, it
3265 simplifies the representation and makes it easier to manipulate.</p>
3266
3267 </div>
3268
3269 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3270 <div class="doc_subsubsection">
3271   <a name="m_Value">Important Public Members of the <tt>Value</tt> class</a>
3272 </div>
3273
3274 <div class="doc_text">
3275
3276 <ul>
3277   <li><tt>Value::use_iterator</tt> - Typedef for iterator over the
3278 use-list<br>
3279     <tt>Value::use_const_iterator</tt> - Typedef for const_iterator over
3280 the use-list<br>
3281     <tt>unsigned use_size()</tt> - Returns the number of users of the
3282 value.<br>
3283     <tt>bool use_empty()</tt> - Returns true if there are no users.<br>
3284     <tt>use_iterator use_begin()</tt> - Get an iterator to the start of
3285 the use-list.<br>
3286     <tt>use_iterator use_end()</tt> - Get an iterator to the end of the
3287 use-list.<br>
3288     <tt><a href="#User">User</a> *use_back()</tt> - Returns the last
3289 element in the list.
3290     <p> These methods are the interface to access the def-use
3291 information in LLVM.  As with all other iterators in LLVM, the naming
3292 conventions follow the conventions defined by the <a href="#stl">STL</a>.</p>
3293   </li>
3294   <li><tt><a href="#Type">Type</a> *getType() const</tt>
3295     <p>This method returns the Type of the Value.</p>
3296   </li>
3297   <li><tt>bool hasName() const</tt><br>
3298     <tt>std::string getName() const</tt><br>
3299     <tt>void setName(const std::string &amp;Name)</tt>
3300     <p> This family of methods is used to access and assign a name to a <tt>Value</tt>,
3301 be aware of the <a href="#nameWarning">precaution above</a>.</p>
3302   </li>
3303   <li><tt>void replaceAllUsesWith(Value *V)</tt>
3304
3305     <p>This method traverses the use list of a <tt>Value</tt> changing all <a
3306     href="#User"><tt>User</tt>s</a> of the current value to refer to
3307     "<tt>V</tt>" instead.  For example, if you detect that an instruction always
3308     produces a constant value (for example through constant folding), you can
3309     replace all uses of the instruction with the constant like this:</p>
3310
3311 <div class="doc_code">
3312 <pre>
3313 Inst-&gt;replaceAllUsesWith(ConstVal);
3314 </pre>
3315 </div>
3316
3317 </ul>
3318
3319 </div>
3320
3321 <!-- ======================================================================= -->
3322 <div class="doc_subsection">
3323   <a name="User">The <tt>User</tt> class</a>
3324 </div>
3325
3326 <div class="doc_text">
3327
3328 <p>
3329 <tt>#include "<a href="/doxygen/User_8h-source.html">llvm/User.h</a>"</tt><br>
3330 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1User.html">User Class</a><br>
3331 Superclass: <a href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
3332
3333 <p>The <tt>User</tt> class is the common base class of all LLVM nodes that may
3334 refer to <a href="#Value"><tt>Value</tt></a>s.  It exposes a list of "Operands"
3335 that are all of the <a href="#Value"><tt>Value</tt></a>s that the User is
3336 referring to.  The <tt>User</tt> class itself is a subclass of
3337 <tt>Value</tt>.</p>
3338
3339 <p>The operands of a <tt>User</tt> point directly to the LLVM <a
3340 href="#Value"><tt>Value</tt></a> that it refers to.  Because LLVM uses Static
3341 Single Assignment (SSA) form, there can only be one definition referred to,
3342 allowing this direct connection.  This connection provides the use-def
3343 information in LLVM.</p>
3344
3345 </div>
3346
3347 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3348 <div class="doc_subsubsection">
3349   <a name="m_User">Important Public Members of the <tt>User</tt> class</a>
3350 </div>
3351
3352 <div class="doc_text">
3353
3354 <p>The <tt>User</tt> class exposes the operand list in two ways: through
3355 an index access interface and through an iterator based interface.</p>
3356
3357 <ul>
3358   <li><tt>Value *getOperand(unsigned i)</tt><br>
3359     <tt>unsigned getNumOperands()</tt>
3360     <p> These two methods expose the operands of the <tt>User</tt> in a
3361 convenient form for direct access.</p></li>
3362
3363   <li><tt>User::op_iterator</tt> - Typedef for iterator over the operand
3364 list<br>
3365     <tt>op_iterator op_begin()</tt> - Get an iterator to the start of
3366 the operand list.<br>
3367     <tt>op_iterator op_end()</tt> - Get an iterator to the end of the
3368 operand list.
3369     <p> Together, these methods make up the iterator based interface to
3370 the operands of a <tt>User</tt>.</p></li>
3371 </ul>
3372
3373 </div>
3374
3375 <!-- ======================================================================= -->
3376 <div class="doc_subsection">
3377   <a name="Instruction">The <tt>Instruction</tt> class</a>
3378 </div>
3379
3380 <div class="doc_text">
3381
3382 <p><tt>#include "</tt><tt><a
3383 href="/doxygen/Instruction_8h-source.html">llvm/Instruction.h</a>"</tt><br>
3384 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1Instruction.html">Instruction Class</a><br>
3385 Superclasses: <a href="#User"><tt>User</tt></a>, <a
3386 href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
3387
3388 <p>The <tt>Instruction</tt> class is the common base class for all LLVM
3389 instructions.  It provides only a few methods, but is a very commonly used
3390 class.  The primary data tracked by the <tt>Instruction</tt> class itself is the
3391 opcode (instruction type) and the parent <a
3392 href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> the <tt>Instruction</tt> is embedded
3393 into.  To represent a specific type of instruction, one of many subclasses of
3394 <tt>Instruction</tt> are used.</p>
3395
3396 <p> Because the <tt>Instruction</tt> class subclasses the <a
3397 href="#User"><tt>User</tt></a> class, its operands can be accessed in the same
3398 way as for other <a href="#User"><tt>User</tt></a>s (with the
3399 <tt>getOperand()</tt>/<tt>getNumOperands()</tt> and
3400 <tt>op_begin()</tt>/<tt>op_end()</tt> methods).</p> <p> An important file for
3401 the <tt>Instruction</tt> class is the <tt>llvm/Instruction.def</tt> file. This
3402 file contains some meta-data about the various different types of instructions
3403 in LLVM.  It describes the enum values that are used as opcodes (for example
3404 <tt>Instruction::Add</tt> and <tt>Instruction::ICmp</tt>), as well as the
3405 concrete sub-classes of <tt>Instruction</tt> that implement the instruction (for
3406 example <tt><a href="#BinaryOperator">BinaryOperator</a></tt> and <tt><a
3407 href="#CmpInst">CmpInst</a></tt>).  Unfortunately, the use of macros in
3408 this file confuses doxygen, so these enum values don't show up correctly in the
3409 <a href="/doxygen/classllvm_1_1Instruction.html">doxygen output</a>.</p>
3410
3411 </div>
3412
3413 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3414 <div class="doc_subsubsection">
3415   <a name="s_Instruction">Important Subclasses of the <tt>Instruction</tt>
3416   class</a>
3417 </div>
3418 <div class="doc_text">
3419   <ul>
3420     <li><tt><a name="BinaryOperator">BinaryOperator</a></tt>
3421     <p>This subclasses represents all two operand instructions whose operands
3422     must be the same type, except for the comparison instructions.</p></li>
3423     <li><tt><a name="CastInst">CastInst</a></tt>
3424     <p>This subclass is the parent of the 12 casting instructions. It provides
3425     common operations on cast instructions.</p>
3426     <li><tt><a name="CmpInst">CmpInst</a></tt>
3427     <p>This subclass respresents the two comparison instructions,
3428     <a href="LangRef.html#i_icmp">ICmpInst</a> (integer opreands), and
3429     <a href="LangRef.html#i_fcmp">FCmpInst</a> (floating point operands).</p>
3430     <li><tt><a name="TerminatorInst">TerminatorInst</a></tt>
3431     <p>This subclass is the parent of all terminator instructions (those which
3432     can terminate a block).</p>
3433   </ul>
3434   </div>
3435
3436 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3437 <div class="doc_subsubsection">
3438   <a name="m_Instruction">Important Public Members of the <tt>Instruction</tt>
3439   class</a>
3440 </div>
3441
3442 <div class="doc_text">
3443
3444 <ul>
3445   <li><tt><a href="#BasicBlock">BasicBlock</a> *getParent()</tt>
3446     <p>Returns the <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> that
3447 this  <tt>Instruction</tt> is embedded into.</p></li>
3448   <li><tt>bool mayWriteToMemory()</tt>
3449     <p>Returns true if the instruction writes to memory, i.e. it is a
3450       <tt>call</tt>,<tt>free</tt>,<tt>invoke</tt>, or <tt>store</tt>.</p></li>
3451   <li><tt>unsigned getOpcode()</tt>
3452     <p>Returns the opcode for the <tt>Instruction</tt>.</p></li>
3453   <li><tt><a href="#Instruction">Instruction</a> *clone() const</tt>
3454     <p>Returns another instance of the specified instruction, identical
3455 in all ways to the original except that the instruction has no parent
3456 (ie it's not embedded into a <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>),
3457 and it has no name</p></li>
3458 </ul>
3459
3460 </div>
3461
3462 <!-- ======================================================================= -->
3463 <div class="doc_subsection">
3464   <a name="Constant">The <tt>Constant</tt> class and subclasses</a>
3465 </div>
3466
3467 <div class="doc_text">
3468
3469 <p>Constant represents a base class for different types of constants. It
3470 is subclassed by ConstantInt, ConstantArray, etc. for representing
3471 the various types of Constants.  <a href="#GlobalValue">GlobalValue</a> is also
3472 a subclass, which represents the address of a global variable or function.
3473 </p>
3474
3475 </div>
3476
3477 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3478 <div class="doc_subsubsection">Important Subclasses of Constant </div>
3479 <div class="doc_text">
3480 <ul>
3481   <li>ConstantInt : This subclass of Constant represents an integer constant of
3482   any width.
3483     <ul>
3484       <li><tt>const APInt&amp; getValue() const</tt>: Returns the underlying
3485       value of this constant, an APInt value.</li>
3486       <li><tt>int64_t getSExtValue() const</tt>: Converts the underlying APInt
3487       value to an int64_t via sign extension. If the value (not the bit width)
3488       of the APInt is too large to fit in an int64_t, an assertion will result.
3489       For this reason, use of this method is discouraged.</li>
3490       <li><tt>uint64_t getZExtValue() const</tt>: Converts the underlying APInt
3491       value to a uint64_t via zero extension. IF the value (not the bit width)
3492       of the APInt is too large to fit in a uint64_t, an assertion will result.
3493       For this reason, use of this method is discouraged.</li>
3494       <li><tt>static ConstantInt* get(const APInt&amp; Val)</tt>: Returns the
3495       ConstantInt object that represents the value provided by <tt>Val</tt>.
3496       The type is implied as the IntegerType that corresponds to the bit width
3497       of <tt>Val</tt>.</li>
3498       <li><tt>static ConstantInt* get(const Type *Ty, uint64_t Val)</tt>:
3499       Returns the ConstantInt object that represents the value provided by
3500       <tt>Val</tt> for integer type <tt>Ty</tt>.</li>
3501     </ul>
3502   </li>
3503   <li>ConstantFP : This class represents a floating point constant.
3504     <ul>
3505       <li><tt>double getValue() const</tt>: Returns the underlying value of
3506       this constant. </li>
3507     </ul>
3508   </li>
3509   <li>ConstantArray : This represents a constant array.
3510     <ul>
3511       <li><tt>const std::vector&lt;Use&gt; &amp;getValues() const</tt>: Returns
3512       a vector of component constants that makeup this array. </li>
3513     </ul>
3514   </li>
3515   <li>ConstantStruct : This represents a constant struct.
3516     <ul>
3517       <li><tt>const std::vector&lt;Use&gt; &amp;getValues() const</tt>: Returns
3518       a vector of component constants that makeup this array. </li>
3519     </ul>
3520   </li>
3521   <li>GlobalValue : This represents either a global variable or a function. In
3522   either case, the value is a constant fixed address (after linking).
3523   </li>
3524 </ul>
3525 </div>
3526
3527
3528 <!-- ======================================================================= -->
3529 <div class="doc_subsection">
3530   <a name="GlobalValue">The <tt>GlobalValue</tt> class</a>
3531 </div>
3532
3533 <div class="doc_text">
3534
3535 <p><tt>#include "<a
3536 href="/doxygen/GlobalValue_8h-source.html">llvm/GlobalValue.h</a>"</tt><br>
3537 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1GlobalValue.html">GlobalValue
3538 Class</a><br>
3539 Superclasses: <a href="#Constant"><tt>Constant</tt></a>,
3540 <a href="#User"><tt>User</tt></a>, <a href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
3541
3542 <p>Global values (<a href="#GlobalVariable"><tt>GlobalVariable</tt></a>s or <a
3543 href="#Function"><tt>Function</tt></a>s) are the only LLVM values that are
3544 visible in the bodies of all <a href="#Function"><tt>Function</tt></a>s.
3545 Because they are visible at global scope, they are also subject to linking with
3546 other globals defined in different translation units.  To control the linking
3547 process, <tt>GlobalValue</tt>s know their linkage rules. Specifically,
3548 <tt>GlobalValue</tt>s know whether they have internal or external linkage, as
3549 defined by the <tt>LinkageTypes</tt> enumeration.</p>
3550
3551 <p>If a <tt>GlobalValue</tt> has internal linkage (equivalent to being
3552 <tt>static</tt> in C), it is not visible to code outside the current translation
3553 unit, and does not participate in linking.  If it has external linkage, it is
3554 visible to external code, and does participate in linking.  In addition to
3555 linkage information, <tt>GlobalValue</tt>s keep track of which <a
3556 href="#Module"><tt>Module</tt></a> they are currently part of.</p>
3557
3558 <p>Because <tt>GlobalValue</tt>s are memory objects, they are always referred to
3559 by their <b>address</b>. As such, the <a href="#Type"><tt>Type</tt></a> of a
3560 global is always a pointer to its contents. It is important to remember this
3561 when using the <tt>GetElementPtrInst</tt> instruction because this pointer must
3562 be dereferenced first. For example, if you have a <tt>GlobalVariable</tt> (a
3563 subclass of <tt>GlobalValue)</tt> that is an array of 24 ints, type <tt>[24 x
3564 i32]</tt>, then the <tt>GlobalVariable</tt> is a pointer to that array. Although
3565 the address of the first element of this array and the value of the
3566 <tt>GlobalVariable</tt> are the same, they have different types. The
3567 <tt>GlobalVariable</tt>'s type is <tt>[24 x i32]</tt>. The first element's type
3568 is <tt>i32.</tt> Because of this, accessing a global value requires you to
3569 dereference the pointer with <tt>GetElementPtrInst</tt> first, then its elements
3570 can be accessed. This is explained in the <a href="LangRef.html#globalvars">LLVM
3571 Language Reference Manual</a>.</p>
3572
3573 </div>
3574
3575 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3576 <div class="doc_subsubsection">
3577   <a name="m_GlobalValue">Important Public Members of the <tt>GlobalValue</tt>
3578   class</a>
3579 </div>
3580
3581 <div class="doc_text">
3582
3583 <ul>
3584   <li><tt>bool hasInternalLinkage() const</tt><br>
3585     <tt>bool hasExternalLinkage() const</tt><br>
3586     <tt>void setInternalLinkage(bool HasInternalLinkage)</tt>
3587     <p> These methods manipulate the linkage characteristics of the <tt>GlobalValue</tt>.</p>
3588     <p> </p>
3589   </li>
3590   <li><tt><a href="#Module">Module</a> *getParent()</tt>
3591     <p> This returns the <a href="#Module"><tt>Module</tt></a> that the
3592 GlobalValue is currently embedded into.</p></li>
3593 </ul>
3594
3595 </div>
3596
3597 <!-- ======================================================================= -->
3598 <div class="doc_subsection">
3599   <a name="Function">The <tt>Function</tt> class</a>
3600 </div>
3601
3602 <div class="doc_text">
3603
3604 <p><tt>#include "<a
3605 href="/doxygen/Function_8h-source.html">llvm/Function.h</a>"</tt><br> doxygen
3606 info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1Function.html">Function Class</a><br>
3607 Superclasses: <a href="#GlobalValue"><tt>GlobalValue</tt></a>,
3608 <a href="#Constant"><tt>Constant</tt></a>,
3609 <a href="#User"><tt>User</tt></a>,
3610 <a href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
3611
3612 <p>The <tt>Function</tt> class represents a single procedure in LLVM.  It is
3613 actually one of the more complex classes in the LLVM hierarchy because it must
3614 keep track of a large amount of data.  The <tt>Function</tt> class keeps track
3615 of a list of <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s, a list of formal
3616 <a href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>s, and a
3617 <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>.</p>
3618
3619 <p>The list of <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s is the most
3620 commonly used part of <tt>Function</tt> objects.  The list imposes an implicit
3621 ordering of the blocks in the function, which indicate how the code will be
3622 laid out by the backend.  Additionally, the first <a
3623 href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> is the implicit entry node for the
3624 <tt>Function</tt>.  It is not legal in LLVM to explicitly branch to this initial
3625 block.  There are no implicit exit nodes, and in fact there may be multiple exit
3626 nodes from a single <tt>Function</tt>.  If the <a
3627 href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> list is empty, this indicates that
3628 the <tt>Function</tt> is actually a function declaration: the actual body of the
3629 function hasn't been linked in yet.</p>
3630
3631 <p>In addition to a list of <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s, the
3632 <tt>Function</tt> class also keeps track of the list of formal <a
3633 href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>s that the function receives.  This
3634 container manages the lifetime of the <a href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>
3635 nodes, just like the <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> list does for
3636 the <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s.</p>
3637
3638 <p>The <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a> is a very rarely used
3639 LLVM feature that is only used when you have to look up a value by name.  Aside
3640 from that, the <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a> is used
3641 internally to make sure that there are not conflicts between the names of <a
3642 href="#Instruction"><tt>Instruction</tt></a>s, <a
3643 href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s, or <a
3644 href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>s in the function body.</p>
3645
3646 <p>Note that <tt>Function</tt> is a <a href="#GlobalValue">GlobalValue</a>
3647 and therefore also a <a href="#Constant">Constant</a>. The value of the function
3648 is its address (after linking) which is guaranteed to be constant.</p>
3649 </div>
3650
3651 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3652 <div class="doc_subsubsection">
3653   <a name="m_Function">Important Public Members of the <tt>Function</tt>
3654   class</a>
3655 </div>
3656
3657 <div class="doc_text">
3658
3659 <ul>
3660   <li><tt>Function(const </tt><tt><a href="#FunctionType">FunctionType</a>
3661   *Ty, LinkageTypes Linkage, const std::string &amp;N = "", Module* Parent = 0)</tt>
3662
3663     <p>Constructor used when you need to create new <tt>Function</tt>s to add
3664     the the program.  The constructor must specify the type of the function to
3665     create and what type of linkage the function should have. The <a
3666     href="#FunctionType"><tt>FunctionType</tt></a> argument
3667     specifies the formal arguments and return value for the function. The same
3668     <a href="#FunctionType"><tt>FunctionType</tt></a> value can be used to
3669     create multiple functions. The <tt>Parent</tt> argument specifies the Module
3670     in which the function is defined. If this argument is provided, the function
3671     will automatically be inserted into that module's list of
3672     functions.</p></li>
3673
3674   <li><tt>bool isDeclaration()</tt>
3675
3676     <p>Return whether or not the <tt>Function</tt> has a body defined.  If the
3677     function is "external", it does not have a body, and thus must be resolved
3678     by linking with a function defined in a different translation unit.</p></li>
3679
3680   <li><tt>Function::iterator</tt> - Typedef for basic block list iterator<br>
3681     <tt>Function::const_iterator</tt> - Typedef for const_iterator.<br>
3682
3683     <tt>begin()</tt>, <tt>end()</tt>
3684     <tt>size()</tt>, <tt>empty()</tt>
3685
3686     <p>These are forwarding methods that make it easy to access the contents of
3687     a <tt>Function</tt> object's <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>
3688     list.</p></li>
3689
3690   <li><tt>Function::BasicBlockListType &amp;getBasicBlockList()</tt>
3691
3692     <p>Returns the list of <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a>s.  This
3693     is necessary to use when you need to update the list or perform a complex
3694     action that doesn't have a forwarding method.</p></li>
3695
3696   <li><tt>Function::arg_iterator</tt> - Typedef for the argument list
3697 iterator<br>
3698     <tt>Function::const_arg_iterator</tt> - Typedef for const_iterator.<br>
3699
3700     <tt>arg_begin()</tt>, <tt>arg_end()</tt>
3701     <tt>arg_size()</tt>, <tt>arg_empty()</tt>
3702
3703     <p>These are forwarding methods that make it easy to access the contents of
3704     a <tt>Function</tt> object's <a href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>
3705     list.</p></li>
3706
3707   <li><tt>Function::ArgumentListType &amp;getArgumentList()</tt>
3708
3709     <p>Returns the list of <a href="#Argument"><tt>Argument</tt></a>s.  This is
3710     necessary to use when you need to update the list or perform a complex
3711     action that doesn't have a forwarding method.</p></li>
3712
3713   <li><tt><a href="#BasicBlock">BasicBlock</a> &amp;getEntryBlock()</tt>
3714
3715     <p>Returns the entry <a href="#BasicBlock"><tt>BasicBlock</tt></a> for the
3716     function.  Because the entry block for the function is always the first
3717     block, this returns the first block of the <tt>Function</tt>.</p></li>
3718
3719   <li><tt><a href="#Type">Type</a> *getReturnType()</tt><br>
3720     <tt><a href="#FunctionType">FunctionType</a> *getFunctionType()</tt>
3721
3722     <p>This traverses the <a href="#Type"><tt>Type</tt></a> of the
3723     <tt>Function</tt> and returns the return type of the function, or the <a
3724     href="#FunctionType"><tt>FunctionType</tt></a> of the actual
3725     function.</p></li>
3726
3727   <li><tt><a href="#SymbolTable">SymbolTable</a> *getSymbolTable()</tt>
3728
3729     <p> Return a pointer to the <a href="#SymbolTable"><tt>SymbolTable</tt></a>
3730     for this <tt>Function</tt>.</p></li>
3731 </ul>
3732
3733 </div>
3734
3735 <!-- ======================================================================= -->
3736 <div class="doc_subsection">
3737   <a name="GlobalVariable">The <tt>GlobalVariable</tt> class</a>
3738 </div>
3739
3740 <div class="doc_text">
3741
3742 <p><tt>#include "<a
3743 href="/doxygen/GlobalVariable_8h-source.html">llvm/GlobalVariable.h</a>"</tt>
3744 <br>
3745 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1GlobalVariable.html">GlobalVariable
3746  Class</a><br>
3747 Superclasses: <a href="#GlobalValue"><tt>GlobalValue</tt></a>,
3748 <a href="#Constant"><tt>Constant</tt></a>,
3749 <a href="#User"><tt>User</tt></a>,
3750 <a href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
3751
3752 <p>Global variables are represented with the (surprise surprise)
3753 <tt>GlobalVariable</tt> class. Like functions, <tt>GlobalVariable</tt>s are also
3754 subclasses of <a href="#GlobalValue"><tt>GlobalValue</tt></a>, and as such are
3755 always referenced by their address (global values must live in memory, so their
3756 "name" refers to their constant address). See
3757 <a href="#GlobalValue"><tt>GlobalValue</tt></a> for more on this.  Global
3758 variables may have an initial value (which must be a
3759 <a href="#Constant"><tt>Constant</tt></a>), and if they have an initializer,
3760 they may be marked as "constant" themselves (indicating that their contents
3761 never change at runtime).</p>
3762 </div>
3763
3764 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3765 <div class="doc_subsubsection">
3766   <a name="m_GlobalVariable">Important Public Members of the
3767   <tt>GlobalVariable</tt> class</a>
3768 </div>
3769
3770 <div class="doc_text">
3771
3772 <ul>
3773   <li><tt>GlobalVariable(const </tt><tt><a href="#Type">Type</a> *Ty, bool
3774   isConstant, LinkageTypes&amp; Linkage, <a href="#Constant">Constant</a>
3775   *Initializer = 0, const std::string &amp;Name = "", Module* Parent = 0)</tt>
3776
3777     <p>Create a new global variable of the specified type. If
3778     <tt>isConstant</tt> is true then the global variable will be marked as
3779     unchanging for the program. The Linkage parameter specifies the type of
3780     linkage (internal, external, weak, linkonce, appending) for the variable.
3781     If the linkage is InternalLinkage, WeakAnyLinkage, WeakODRLinkage,
3782     LinkOnceAnyLinkage or LinkOnceODRLinkage,&nbsp; then the resultant
3783     global variable will have internal linkage.  AppendingLinkage concatenates
3784     together all instances (in different translation units) of the variable
3785     into a single variable but is only applicable to arrays.  &nbsp;See
3786     the <a href="LangRef.html#modulestructure">LLVM Language Reference</a> for
3787     further details on linkage types. Optionally an initializer, a name, and the
3788     module to put the variable into may be specified for the global variable as
3789     well.</p></li>
3790
3791   <li><tt>bool isConstant() const</tt>
3792
3793     <p>Returns true if this is a global variable that is known not to
3794     be modified at runtime.</p></li>
3795
3796   <li><tt>bool hasInitializer()</tt>
3797
3798     <p>Returns true if this <tt>GlobalVariable</tt> has an intializer.</p></li>
3799
3800   <li><tt><a href="#Constant">Constant</a> *getInitializer()</tt>
3801
3802     <p>Returns the initial value for a <tt>GlobalVariable</tt>.  It is not legal
3803     to call this method if there is no initializer.</p></li>
3804 </ul>
3805
3806 </div>
3807
3808
3809 <!-- ======================================================================= -->
3810 <div class="doc_subsection">
3811   <a name="BasicBlock">The <tt>BasicBlock</tt> class</a>
3812 </div>
3813
3814 <div class="doc_text">
3815
3816 <p><tt>#include "<a
3817 href="/doxygen/BasicBlock_8h-source.html">llvm/BasicBlock.h</a>"</tt><br>
3818 doxygen info: <a href="/doxygen/classllvm_1_1BasicBlock.html">BasicBlock
3819 Class</a><br>
3820 Superclass: <a href="#Value"><tt>Value</tt></a></p>
3821
3822 <p>This class represents a single entry multiple exit section of the code,
3823 commonly known as a basic block by the compiler community.  The
3824 <tt>BasicBlock</tt> class maintains a list of <a
3825 href="#Instruction"><tt>Instruction</tt></a>s, which form the body of the block.
3826 Matching the language definition, the last element of this list of instructions
3827 is always a terminator instruction (a subclass of the <a
3828 href="#TerminatorInst"><tt>TerminatorInst</tt></a> class).</p>
3829
3830 <p>In addition to tracking the list of instructions that make up the block, the
3831 <tt>BasicBlock</tt> class also keeps track of the <a
3832 href="#Function"><tt>Function</tt></a> that it is embedded into.</p>
3833
3834 <p>Note that <tt>BasicBlock</tt>s themselves are <a
3835 href="#Value"><tt>Value</tt></a>s, because they are referenced by instructions
3836 like branches and can go in the switch tables. <tt>BasicBlock</tt>s have type
3837 <tt>label</tt>.</p>
3838
3839 </div>
3840
3841 <!-- _______________________________________________________________________ -->
3842 <div class="doc_subsubsection">
3843   <a name="m_BasicBlock">Important Public Members of the <tt>BasicBlock</tt>
3844   class</a>
3845 </div>
3846
3847 <div class="doc_text">
3848 <ul>
3849
3850 <li><tt>BasicBlock(const std::string &amp;Name = "", </tt><tt><a
3851  href="#Function">Function</a> *Parent = 0)</tt>
3852
3853 <p>The <tt>BasicBlock</tt> constructor is used to create new basic blocks for
3854 insertion into a function.  The constructor optionally takes a name for the new
3855 block, and a <a href="#Function"><tt>Function</tt></a> to insert it into.  If
3856 the <tt>Parent</tt> parameter is specified, the new <tt>BasicBlock</tt> is
3857 automatically inserted at the end of the specified <a
3858 href="#Function"><tt>Function</tt></a>, if not specified, the BasicBlock must be
3859 manually inserted into the <a href="#Function"><tt>Function</tt></a>.</p></li>
3860
3861 <li><tt>BasicBlock::iterator</tt> - Typedef for instruction list iterator<br>
3862 <tt>BasicBlock::const_iterator</tt> - Typedef for const_iterator.<br>
3863 <tt>begin()</tt>, <tt>end()</tt>, <tt>front()</tt>, <tt>back()</tt>,
3864 <tt>size()</tt>, <tt>empty()</tt>
3865 STL-style functions for accessing the instruction list.
3866
3867 <p>These methods and typedefs are forwarding functions that have the same
3868 semantics as the standard library methods of the same names.  These methods
3869 expose the underlying instruction list of a basic block in a way that is easy to
3870 manipulate.  To get the full complement of container operations (including
3871 operations to update the list), you must use the <tt>getInstList()</tt>
3872 method.</p></li>
3873
3874 <li><tt>BasicBlock::InstListType &amp;getInstList()</tt>
3875
3876 <p>This method is used to get access to the underlying container that actually
3877 holds the Instructions.  This method must be used when there isn't a forwarding
3878 function in the <tt>BasicBlock</tt> class for the operation that you would like
3879 to perform.  Because there are no forwarding functions for "updating"
3880 operations, you need to use this if you want to update the contents of a
3881 <tt>BasicBlock</tt>.</p></li>
3882
3883 <li><tt><a href="#Function">Function</a> *getParent()</tt>
3884
3885 <p> Returns a pointer to <a href="#Function"><tt>Function</tt></a> the block is
3886 embedded into, or a null pointer if it is homeless.</p></li>
3887
3888 <li><tt><a href="#TerminatorInst">TerminatorInst</a> *getTerminator()</tt>
3889
3890 <p> Returns a pointer to the terminator instruction that appears at the end of
3891 the <tt>BasicBlock</tt>.  If there is no terminator instruction, or if the last
3892 instruction in the block is not a terminator, then a null pointer is
3893 returned.</p></li>
3894
3895 </ul>
3896
3897 </div>
3898
3899
3900 <!-- ======================================================================= -->
3901 <div class="doc_subsection">
3902   <a name="Argument">The <tt>Argument</tt> class</a>
3903 </div>
3904
3905 <div class="doc_text">
3906
3907 <p>This subclass of Value defines the interface for incoming formal
3908 arguments to a function. A Function maintains a list of its formal
3909 arguments. An argument has a pointer to the parent Function.</p>
3910
3911 </div>
3912
3913 <!-- *********************************************************************** -->
3914 <hr>
3915 <address>
3916   <a href="http://jigsaw.w3.org/css-validator/check/referer"><img
3917   src="http://jigsaw.w3.org/css-validator/images/vcss-blue" alt="Valid CSS"></a>
3918   <a href="http://validator.w3.org/check/referer"><img
3919   src="http://www.w3.org/Icons/valid-html401" alt="Valid HTML 4.01 Strict"></a>
3920
3921   <a href="mailto:dhurjati@cs.uiuc.edu">Dinakar Dhurjati</a> and
3922   <a href="mailto:sabre@nondot.org">Chris Lattner</a><br>
3923   <a href="http://llvm.org">The LLVM Compiler Infrastructure</a><br>
3924   Last modified: $Date$
3925 </address>
3926
3927 </body>
3928 </html>