Add intrinsics, attributes and metadatas

Author: Evian-Zhang

src/06-内置函数、属性和元数据.md

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+# 内置函数、属性和元数据
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+在LLVM IR中，除了基础的数据表示、控制流之外，还有内置函数、属性和元数据等，能够影响二进制程序生成的功能。
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+## 内置函数
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+我们回顾一下，LLVM IR的作用实际上是将编译器前端与后端解耦合。编程语言的前端开发者，负责将输入的编程语言代码进行解析，生成LLVM IR；指令集架构的后端开发者，负责将输入的LLVM IR生成为目标架构的二进制指令。因此，LLVM IR提供了若干非常基础的指令，如`add`、`br`、`call`等。这样做的好处在于：
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+* 对前端开发者而言，这些指令语义足够全，使用方法也和常见高级语言类似。
+* 对后端开发者而言，这些指令相对数目比较少，提供的功能也相对较为独立，在大部分常见的指令集中都有类似的指令与其对应。
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+但是，这样的策略也有其弊端：
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+* 对前端开发者而言，仍然有部分通用的语义无法被单个指令所涵盖
+* 对后端开发者而言，对一些通用指令的优化无法针对LLVM IR指令来做
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+### `memcpy`
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+以内存拷贝为例。熟悉AMD64或者AArch64的开发者一定知道，在这些支持向量操作的指令集架构中，大规模的内存拷贝往往是通过向量指令来实现的，Glibc中的`memcpy`就是这样实现的。
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+但是对于通用编程语言来说，标准库往往不喜欢直接调用libc中的函数，会产生一些不必要的依赖。并且，`memcpy`用向量操作来实现已经是一个非常通用的方案了，所以能不能复用一些逻辑呢？
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+对于此类，LLVM IR指令过于基础，但是却非常广泛地使用同一套实现逻辑的情况，LLVM IR提供了「[内置函数](https://llvm.org/docs/LangRef.html#intrinsic-functions)」（Intrinsic Functions）功能来解决。
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+所谓内置函数，我们可以理解成一些可以像普通的LLVM IR函数一样调用的函数，但这些函数不需要开发者自己实现，LLVM的后端开发者提供了这些函数的实现。
+
+例如，LLVM IR提供了[`llvm.memcpy`](https://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-memcpy-intrinsic)内置函数，以提供内存的拷贝操作。前端开发者只需要调用这个函数，就可以实现内存拷贝功能了。
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+我们熟知的Rust语言，在利用LLVM生成二进制程序时，就是使用的这个函数，可以参考其封装的[`LLVMRustBuildMemCpy`](https://github.com/rust-lang/rust/blob/90c541806f23a127002de5b4038be731ba1458ca/compiler/rustc_llvm/llvm-wrapper/RustWrapper.cpp#L1448-L1456)与调用者[`memcpy`](https://github.com/rust-lang/rust/blob/90c541806f23a127002de5b4038be731ba1458ca/compiler/rustc_codegen_llvm/src/builder.rs#L871-L896)。
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+### 静态分支预测
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+LLVM IR提供的内置函数有许多，这里，我们再以静态分支预测为例，介绍一个常见内置函数。
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+我们在阅读一些大规模项目源码时，例如Linux内核源码、QEMU源码等，往往会注意到大量使用的`likely`与`unlikely`，如：
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+```c
+if (likely(x > 0)) {
+    // Do something
+}
+```
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+这个`likely`是什么？它是干什么用的？事实上，`likely`与`unlikely`往往是通过宏定义实现的，它们的作用是静态分支预测。
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+我们知道，对于C语言等常见的编程语言的`if`语句，在生成二进制程序的时候，我们可以交换它的两个分支的位置。紧接着`cmp`等判断语句的分支，在执行时，不会发生跳转，而另一个分支则需要设置PC寄存器来跳转。这种跳转往往会造成一定程度的性能损耗，这些具体的我在「[在 Apple Silicon Mac 上入门汇编语言](https://github.com/Evian-Zhang/learn-assembly-on-Apple-Silicon-Mac)」中的[编译期分支预测](https://evian-zhang.github.io/learn-assembly-on-Apple-Silicon-Mac/11-跳转.html#编译期分支预测)一节中有详细阐述。总之，我们需要给编译器一些信息，来排布不同的分支布局。
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+对于Clang来说，这是通过[内置`expect`指令](https://llvm.org/docs/BranchWeightMetadata.html#built-in-expect-instructions)来实现的，也就是说：
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+```c
+#define likely(x)       __builtin_expect(!!(x), 1)
+#define unlikely(x)     __builtin_expect(!!(x), 0)
+```
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+而`__builtin_expect`这个内置指令，就会翻译为LLVM IR中的[`llvm.expect`](https://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-expect-intrinsic)内置函数，从而实现了静态分支预测。

src/07-异常处理.md

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 - [控制流](05-控制流/README.md)
    - [控制语句](05-控制流/01-控制语句.md)
    - [函数](05-控制流/02-函数.md)
-- [异常处理](07-异常处理.md)
+- [内置函数、属性和元数据](06-内置函数、属性和元数据.md)