docs/BytecodeFormat.html

   1 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
   2 <html>
   3 <head>
   4   <title>LLVM Bytecode File Format</title>
   5   <link rel="stylesheet" href="llvm.css" type="text/css">
   6   <style type="text/css">
   7     TR, TD { border: 2px solid gray; padding-left: 4pt; padding-right: 4pt;
   8              padding-top: 2pt; padding-bottom: 2pt; }
   9     TH { border: 2px solid gray; font-weight: bold; font-size: 105%; }
  10     TABLE { text-align: center; border: 2px solid black;
  11       border-collapse: collapse; margin-top: 1em; margin-left: 1em;
  12       margin-right: 1em; margin-bottom: 1em; }
  13     .td_left { border: 2px solid gray; text-align: left; }
  14   </style>
  15 </head>
  16 <body>
  17 <div class="doc_title"> LLVM Bytecode File Format </div>
  18 <ol>
  19   <li><a href="#abstract">Abstract</a></li>
  20   <li><a href="#concepts">Concepts</a>
  21     <ol>
  22       <li><a href="#blocks">Blocks</a></li>
  23       <li><a href="#lists">Lists</a></li>
  24       <li><a href="#fields">Fields</a></li>
  25       <li><a href="#align">Alignment</a></li>
  26       <li><a href="#vbr">Variable Bit-Rate Encoding</a></li>
  27       <li><a href="#encoding">Encoding Primitives</a></li>
  28       <li><a href="#slots">Slots</a></li>
  29     </ol>
  30   </li>
  31   <li><a href="#general">General Structure</a> </li>
  32   <li><a href="#blockdefs">Block Definitions</a>
  33     <ol>
  34       <li><a href="#signature">Signature Block</a></li>
  35       <li><a href="#module">Module Block</a></li>
  36       <li><a href="#globaltypes">Global Type Pool</a></li>
  37       <li><a href="#globalinfo">Module Info Block</a></li>
  38       <li><a href="#constantpool">Global Constant Pool</a></li>
  39       <li><a href="#functiondefs">Function Definition</a></li>
  40       <li><a href="#compactiontable">Compaction Table</a></li>
  41       <li><a href="#instructionlist">Instruction List</a></li>
  42       <li><a href="#symtab">Symbol Table</a></li>
  43     </ol>
  44   </li>
  45   <li><a href="#versiondiffs">Version Differences</a>
  46     <ol>
  47       <li><a href="#vers12">Version 1.2 Differences From 1.3</a></li>
  48       <li><a href="#vers11">Version 1.1 Differences From 1.2</a></li>
  49       <li><a href="#vers10">Version 1.0 Differences From 1.1</a></li>
  50     </ol>
  51   </li>
  52 </ol>
  53 <div class="doc_author">
  54 <p>Written by <a href="mailto:rspencer@x10sys.com">Reid Spencer</a>
  55 </p>
  56 </div>
  57 <!-- *********************************************************************** -->
  58 <div class="doc_section"> <a name="abstract">Abstract </a></div>
  59 <!-- *********************************************************************** -->
  60 <div class="doc_text">
  61 <p>This document describes the LLVM bytecode file format. It specifies
  62 the binary encoding rules of the bytecode file format so that
  63 equivalent systems can encode bytecode files correctly. The LLVM
  64 bytecode representation is used to store the intermediate
  65 representation on disk in compacted form.</p>
  66 <p>The LLVM bytecode format may change in the future, but LLVM will
  67 always be backwards compatible with older formats. This document will
  68 only describe the most current version of the bytecode format. See <a
  69  href="#versiondiffs">Version Differences</a> for the details on how
  70 the current version is different from previous versions.</p>
  71 </div>
  72 <!-- *********************************************************************** -->
  73 <div class="doc_section"> <a name="concepts">Concepts</a> </div>
  74 <!-- *********************************************************************** -->
  75 <div class="doc_text">
  76 <p>This section describes the general concepts of the bytecode file
  77 format without getting into specific layout details. It is recommended
  78 that you read this section thoroughly before interpreting the detailed
  79 descriptions.</p>
  80 </div>
  81 <!-- _______________________________________________________________________ -->
  82 <div class="doc_subsection"><a name="blocks">Blocks</a> </div>
  83 <div class="doc_text">
  84 <p>LLVM bytecode files consist simply of a sequence of blocks of bytes
  85 using a binary encoding Each block begins with an header of two
  86 unsigned integers. The first value identifies the type of block and the
  87 second value provides the size of the block in bytes. The block
  88 identifier is used because it is possible for entire blocks to be
  89 omitted from the file if they are empty. The block identifier helps the
  90 reader determine which kind of block is next in the file. Note that
  91 blocks can be nested within other blocks.</p>
  92 <p> All blocks are variable length, and the block header specifies the
  93 size of the block. All blocks begin on a byte index that is aligned to
  94 an even 32-bit boundary. That is, the first block is 32-bit aligned
  95 because it starts at offset 0. Each block is padded with zero fill
  96 bytes to ensure that the next block also starts on a 32-bit boundary.</p>
  97 </div>
  98 <!-- _______________________________________________________________________ -->
  99 <div class="doc_subsection"><a name="lists">Lists</a> </div>
 100 <div class="doc_text">
 101 <p>LLVM Bytecode blocks often contain lists of things of a similar
 102 type. For example, a function contains a list of instructions and a
 103 function type contains a list of argument types. There are two basic
 104 types of lists: length lists (<a href="#llist">llist</a>), and null
 105 terminated lists (<a href="#zlist">zlist</a>), as described below in
 106 the <a href="#encoding">Encoding Primitives</a>.</p>
 107 </div>
 108 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 109 <div class="doc_subsection"><a name="fields">Fields</a> </div>
 110 <div class="doc_text">
 111 <p>Fields are units of information that LLVM knows how to write atomically. Most
 112 fields have a uniform length or some kind of length indication built into their
 113 encoding. For example, a constant string (array of bytes) is written simply as
 114 the length followed by the characters. Although this is similar to a list,
 115 constant strings are treated atomically and are thus fields.</p>
 116 <p>Fields use a condensed bit format specific to the type of information
 117 they must contain. As few bits as possible are written for each field. The
 118 sections that follow will provide the details on how these fields are
 119 written and how the bits are to be interpreted.</p>
 120 </div>
 121 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 122 <div class="doc_subsection"><a name="align">Alignment</a> </div>
 123 <div class="doc_text">
 124   <p>To support cross-platform differences, the bytecode file is aligned on
 125   certain boundaries. This means that a small amount of padding (at most 3
 126   bytes) will be added to ensure that the next entry is aligned to a 32-bit
 127   boundary.</p>
 128 </div>
 129 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 130 <div class="doc_subsection"><a name="vbr">Variable Bit-Rate Encoding</a>
 131 </div>
 132 <div class="doc_text">
 133 <p>Most of the values written to LLVM bytecode files are small integers. To
 134 minimize the number of bytes written for these quantities, an encoding scheme
 135 similar to UTF-8 is used to write integer data. The scheme is known as
 136 variable bit rate (vbr) encoding. In this encoding, the high bit of
 137 each byte is used to indicate if more bytes follow. If (byte &amp;
 138 0x80) is non-zero in any given byte, it means there is another byte
 139 immediately following that also contributes to the value. For the final
 140 byte (byte &amp; 0x80) is false (the high bit is not set). In each byte
 141 only the low seven bits contribute to the value. Consequently 32-bit
 142 quantities can take from one to <em>five</em> bytes to encode. In
 143 general, smaller quantities will encode in fewer bytes, as follows:</p>
 144 <table>
 145   <tbody>
 146     <tr>
 147       <th>Byte #</th>
 148       <th>Significant Bits</th>
 149       <th>Maximum Value</th>
 150     </tr>
 151     <tr>
 152       <td>1</td>
 153       <td>0-6</td>
 154       <td>127</td>
 155     </tr>
 156     <tr>
 157       <td>2</td>
 158       <td>7-13</td>
 159       <td>16,383</td>
 160     </tr>
 161     <tr>
 162       <td>3</td>
 163       <td>14-20</td>
 164       <td>2,097,151</td>
 165     </tr>
 166     <tr>
 167       <td>4</td>
 168       <td>21-27</td>
 169       <td>268,435,455</td>
 170     </tr>
 171     <tr>
 172       <td>5</td>
 173       <td>28-34</td>
 174       <td>34,359,738,367</td>
 175     </tr>
 176     <tr>
 177       <td>6</td>
 178       <td>35-41</td>
 179       <td>4,398,046,511,103</td>
 180     </tr>
 181     <tr>
 182       <td>7</td>
 183       <td>42-48</td>
 184       <td>562,949,953,421,311</td>
 185     </tr>
 186     <tr>
 187       <td>8</td>
 188       <td>49-55</td>
 189       <td>72,057,594,037,927,935</td>
 190     </tr>
 191     <tr>
 192       <td>9</td>
 193       <td>56-62</td>
 194       <td>9,223,372,036,854,775,807</td>
 195     </tr>
 196     <tr>
 197       <td>10</td>
 198       <td>63-69</td>
 199       <td>1,180,591,620,717,411,303,423</td>
 200     </tr>
 201   </tbody>
 202 </table>
 203 <p>Note that in practice, the tenth byte could only encode bit 63 since
 204 the maximum quantity to use this encoding is a 64-bit integer.</p>
 205 <p><em>Signed</em> VBR values are encoded with the standard vbr
 206 encoding, but with the sign bit as the low order bit instead of the
 207 high order bit. This allows small negative quantities to be encoded
 208 efficiently. For example, -3
 209 is encoded as "((3 &lt;&lt; 1) | 1)" and 3 is encoded as "(3 &lt;&lt;
 210 1) | 0)", emitted with the standard vbr encoding above.</p>
 211 </div>
 212 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 213 <div class="doc_subsection"><a name="encoding">Encoding Primitives</a> </div>
 214 <div class="doc_text">
 215 <p>Each field in the bytecode format is encoded into the file using a
 216 small set of primitive formats. The table below defines the encoding
 217 rules for the various primitives used and gives them each a type name.
 218 The type names used in the descriptions of blocks and fields in the <a
 219  href="#details">Detailed Layout</a>next section. Any type name with
 220 the suffix <em>_vbr</em> indicates a quantity that is encoded using
 221 variable bit rate encoding as described above.</p>
 222 <table class="doc_table">
 223   <tbody>
 224     <tr>
 225       <th><b>Type</b></th>
 226       <th class="td_left"><b>Rule</b></th>
 227     </tr>
 228     <tr>
 229       <td><a name="unsigned"><b>unsigned</b></a></td>
 230       <td class="td_left">A 32-bit unsigned integer that always occupies four
 231       consecutive bytes. The unsigned integer is encoded using LSB first
 232       ordering. That is bits 2<sup>0</sup> through 2<sup>7</sup> are in the
 233       byte with the lowest file offset (little endian).</td>
 234     </tr>
 235     <tr>
 236       <td style="vertical-align: top;"><a name="uint24_vbr">
 237         <b>uint24_vbr</b></a></td>
 238       <td style="vertical-align: top; text-align: left;">A 24-bit unsigned
 239       integer that occupies from one to four bytes using variable bit rate
 240       encoding.</td>
 241     </tr>
 242     <tr>
 243       <td><a name="uint32_vbr"><b>uint32_vbr</b></a></td>
 244       <td class="td_left">A 32-bit unsigned integer that occupies from one to
 245         five bytes using variable bit rate encoding.</td>
 246     </tr>
 247     <tr>
 248       <td><a name="uint64_vbr"><b>uint64_vbr</b></a></td>
 249       <td class="td_left">A 64-bit unsigned integer that occupies from one to ten
 250         bytes using variable bit rate encoding.</td>
 251     </tr>
 252     <tr>
 253       <td><a name="int64_vbr"><b>int64_vbr</b></a></td>
 254       <td class="td_left">A 64-bit signed integer that occupies from one to ten
 255         bytes using the signed variable bit rate encoding.</td>
 256     </tr>
 257     <tr>
 258       <td><a name="opcode"><b>opcode</b></a></td>
 259       <td class="td_left">An enumerated integer value used in the instruction
 260         format that identifies the LLVM instruction opcode referenced. The
 261         specific values used depend on the version of LLVM you're using. See the
 262         <a
 263           href="http://llvm.org/cvsweb/cvsweb.cgi/llvm/include/llvm/Instruction.def">
 264           <tt>include/llvm/Instruction.def</tt></a> file for the definitive set of
 265           opcode values used for your release. The opcode values are the first
 266           argument to the various <tt>HANDLE_*_INST</tt> macros.
 267       </td>
 268     <tr>
 269       <td><a name="char"><b>char</b></a></td>
 270       <td class="td_left">A single unsigned character encoded into one byte</td>
 271     </tr>
 272     <tr>
 273       <td><a name="bit"><b>bit(n-m)</b></a></td>
 274       <td class="td_left">A set of bit within some larger integer field. The values
 275         of <code>n</code> and <code>m</code> specify the inclusive range of bits
 276         that define the subfield. The value for <code>m</code> may be omitted if
 277         its the same as <code>n</code>.</td>
 278     </tr>
 279     <tr>
 280       <td style="vertical-align: top;"><b><a name="float"><b>float</b></a></b></td>
 281       <td style="vertical-align: top; text-align: left;">A floating point value encoded
 282         as a 32-bit IEEE value written in little-endian form.<br>
 283       </td>
 284     </tr>
 285     <tr>
 286       <td style="vertical-align: top;"><b><b><a name="double"><b>double</b></a></b></b></td>
 287       <td style="vertical-align: top; text-align: left;">A floating point value encoded
 288         as a64-bit IEEE value written in little-endian form</td>
 289     </tr>
 290     <tr>
 291       <td><a name="string"><b>string</b></a></td>
 292       <td class="td_left">A uint32_vbr indicating the type of the
 293 constant string which also includes its length, immediately followed by
 294 the characters of the string. There is no terminating null byte in the
 295 string.</td>
 296     </tr>
 297     <tr>
 298       <td><a name="data"><b>data</b></a></td>
 299       <td class="td_left">An arbitrarily long segment of data to which
 300 no interpretation is implied. This is used for constant initializers.<br>
 301       </td>
 302     </tr>
 303     <tr>
 304       <td><a name="llist"><b>llist(x)</b></a></td>
 305       <td class="td_left">A length list of x. This means the list is
 306 encoded as an <a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> providing the
 307 length of the list, followed by a sequence of that many "x" items. This
 308 implies that the reader should iterate the number of times provided by
 309 the length.</td>
 310     </tr>
 311     <tr>
 312       <td><a name="zlist"><b>zlist(x)</b></a></td>
 313       <td class="td_left">A zero-terminated list of x. This means the
 314 list is encoded as a sequence of an indeterminate number of "x" items,
 315 followed by an <a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> terminating value.
 316 This implies that none of the "x" items can have a zero value (or else
 317 the list terminates).</td>
 318     </tr>
 319     <tr>
 320       <td><a name="block"><b>block</b></a></td>
 321       <td class="td_left">A block of data that is logically related. A
 322 block is an unsigned 32-bit integer that encodes the type of the block
 323 in the low 5 bits and the size of the block in the high 27 bits. The
 324 length does not include the block header or any alignment bytes at the
 325 end of the block. Blocks may compose other blocks. </td>
 326     </tr>
 327   </tbody>
 328 </table>
 329 </div>
 330 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 331 <div class="doc_subsection"><a name="notation">Field Notation</a> </div>
 332 <div class="doc_text">
 333 <p>In the detailed block and field descriptions that follow, a regex
 334 like notation is used to describe optional and repeated fields. A very
 335 limited subset of regex is used to describe these, as given in the
 336 following table: </p>
 337 <table class="doc_table">
 338   <tbody>
 339     <tr>
 340       <th><b>Character</b></th>
 341       <th class="td_left"><b>Meaning</b></th>
 342     </tr>
 343     <tr>
 344       <td><b><code>?</code></b></td>
 345       <td class="td_left">The question mark indicates 0 or 1
 346 occurrences of the thing preceding it.</td>
 347     </tr>
 348     <tr>
 349       <td><b><code>*</code></b></td>
 350       <td class="td_left">The asterisk indicates 0 or more occurrences
 351 of the thing preceding it.</td>
 352     </tr>
 353     <tr>
 354       <td><b><code>+</code></b></td>
 355       <td class="td_left">The plus sign indicates 1 or more occurrences
 356 of the thing preceding it.</td>
 357     </tr>
 358     <tr>
 359       <td><b><code>()</code></b></td>
 360       <td class="td_left">Parentheses are used for grouping.</td>
 361     </tr>
 362     <tr>
 363       <td><b><code>,</code></b></td>
 364       <td class="td_left">The comma separates sequential fields.</td>
 365     </tr>
 366   </tbody>
 367 </table>
 368 <p>So, for example, consider the following specifications:</p>
 369 <div class="doc_code">
 370 <ol>
 371   <li><code>string?</code></li>
 372   <li><code>(uint32_vbr,uin32_vbr)+</code></li>
 373   <li><code>(unsigned?,uint32_vbr)*</code></li>
 374   <li><code>(llist(unsigned))?</code></li>
 375 </ol>
 376 </div>
 377 <p>with the following interpretations:</p>
 378 <ol>
 379   <li>An optional string. Matches either nothing or a single string</li>
 380   <li>One or more pairs of uint32_vbr.</li>
 381   <li>Zero or more occurrences of either an unsigned followed by a
 382 uint32_vbr or just a uint32_vbr.</li>
 383   <li>An optional length list of unsigned values.</li>
 384 </ol>
 385 </div>
 386 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 387 <div class="doc_subsection"><a name="slots">Slots</a> </div>
 388 <div class="doc_text">
 389 <p>The bytecode format uses the notion of a "slot" to reference Types
 390 and Values. Since the bytecode file is a <em>direct</em> representation of
 391 LLVM's intermediate representation, there is a need to represent pointers in
 392 the file.  Slots are used for this purpose. For example, if one has the following
 393 assembly:
 394 </p>
 395 <div class="doc_code"><code> %MyType = type { int, sbyte }<br>
 396 %MyVar = external global %MyType
 397 </code></div>
 398 <p>there are two definitions. The definition of <tt>%MyVar</tt> uses <tt>%MyType</tt>.
 399 In the C++ IR this linkage between <tt>%MyVar</tt> and <tt>%MyType</tt>
 400 is explicit through the use of C++ pointers. In bytecode, however, there's no
 401 ability to store memory addresses. Instead, we compute and write out
 402 slot numbers for every Type and Value written to the file.</p>
 403 <p>A slot number is simply an unsigned 32-bit integer encoded in the variable
 404 bit rate scheme (see <a href="#encoding">encoding</a>). This ensures that
 405 low slot numbers are encoded in one byte. Through various bits of magic LLVM
 406 attempts to always keep the slot numbers low. The first attempt is to associate
 407 slot numbers with their "type plane". That is, Values of the same type
 408 are written to the bytecode file in a list (sequentially). Their order in
 409 that list determines their slot number. This means that slot #1 doesn't mean
 410 anything unless you also specify for which type you want slot #1. Types are
 411 handled specially and are always written to the file first (in the <a
 412  href="#globaltypes">Global Type Pool</a>) and in such a way that both forward
 413 and backward references of the types can often be resolved with a single pass
 414 through the type pool. </p>
 415 <p>Slot numbers are also kept small by rearranging their order. Because
 416 of the structure of LLVM, certain values are much more likely to be used
 417 frequently in the body of a function. For this reason, a compaction table is
 418 provided in the body of a function if its use would make the function body
 419 smaller.  Suppose you have a function body that uses just the types "int*" and
 420 "{double}" but uses them thousands of time. Its worthwhile to ensure that the
 421 slot number for these types are low so they can be encoded in a single byte
 422 (via vbr). This is exactly what the compaction table does.</p>
 423 </div>
 424 <!-- *********************************************************************** -->
 425 <div class="doc_section"> <a name="general">General Structure</a> </div>
 426 <!-- *********************************************************************** -->
 427 <div class="doc_text">
 428 <p>This section provides the general structure of the LLVM bytecode
 429 file format. The bytecode file format requires blocks to be in a
 430 certain order and nested in a particular way so that an LLVM module can
 431 be constructed efficiently from the contents of the file. This ordering
 432 defines a general structure for bytecode files as shown below. The
 433 table below shows the order in which all block types may appear. Please
 434 note that some of the blocks are optional and some may be repeated. The
 435 structure is fairly loose because optional blocks, if empty, are
 436 completely omitted from the file.</p>
 437 <table>
 438   <tbody>
 439     <tr>
 440       <th>ID</th>
 441       <th>Parent</th>
 442       <th>Optional?</th>
 443       <th>Repeated?</th>
 444       <th>Level</th>
 445       <th>Block Type</th>
 446       <th>Description</th>
 447     </tr>
 448     <tr>
 449       <td>N/A</td>
 450       <td>File</td>
 451       <td>No</td>
 452       <td>No</td>
 453       <td>0</td>
 454       <td class="td_left"><a href="#signature">Signature</a></td>
 455       <td class="td_left">This contains the file signature (magic
 456 number) that identifies the file as LLVM bytecode.</td>
 457     </tr>
 458     <tr>
 459       <td>0x01</td>
 460       <td>File</td>
 461       <td>No</td>
 462       <td>No</td>
 463       <td>0</td>
 464       <td class="td_left"><a href="#module">Module</a></td>
 465       <td class="td_left">This is the top level block in a bytecode
 466 file. It contains all the other blocks. </td>
 467     </tr>
 468     <tr>
 469       <td>0x06</td>
 470       <td>Module</td>
 471       <td>No</td>
 472       <td>No</td>
 473       <td>1</td>
 474       <td class="td_left">&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#globaltypes">Global&nbsp;Type&nbsp;Pool</a></td>
 475       <td class="td_left">This block contains all the global (module)
 476 level types.</td>
 477     </tr>
 478     <tr>
 479       <td>0x05</td>
 480       <td>Module</td>
 481       <td>No</td>
 482       <td>No</td>
 483       <td>1</td>
 484       <td class="td_left">&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#globalinfo">Module&nbsp;Globals&nbsp;Info</a></td>
 485       <td class="td_left">This block contains the type, constness, and
 486 linkage for each of the global variables in the module. It also
 487 contains the type of the functions and the constant initializers.</td>
 488     </tr>
 489     <tr>
 490       <td>0x03</td>
 491       <td>Module</td>
 492       <td>Yes</td>
 493       <td>No</td>
 494       <td>1</td>
 495       <td class="td_left">&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#constantpool">Module&nbsp;Constant&nbsp;Pool</a></td>
 496       <td class="td_left">This block contains all the global constants
 497 except function arguments, global values and constant strings.</td>
 498     </tr>
 499     <tr>
 500       <td>0x02</td>
 501       <td>Module</td>
 502       <td>Yes</td>
 503       <td>Yes</td>
 504       <td>1</td>
 505       <td class="td_left">&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#functiondefs">Function&nbsp;Definitions</a>*</td>
 506       <td class="td_left">One function block is written for each
 507 function in the module. The function block contains the instructions,
 508 compaction table, type constant pool, and symbol table for the function.</td>
 509     </tr>
 510     <tr>
 511       <td>0x03</td>
 512       <td>Function</td>
 513       <td>Yes</td>
 514       <td>No</td>
 515       <td>2</td>
 516       <td class="td_left">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a
 517  href="#constantpool">Function&nbsp;Constant&nbsp;Pool</a></td>
 518       <td class="td_left">Any constants (including types) used solely
 519 within the function are emitted here in the function constant pool. </td>
 520     </tr>
 521     <tr>
 522       <td>0x08</td>
 523       <td>Function</td>
 524       <td>Yes</td>
 525       <td>No</td>
 526       <td>2</td>
 527       <td class="td_left">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a
 528  href="#compactiontable">Compaction&nbsp;Table</a></td>
 529       <td class="td_left">This table reduces bytecode size by providing
 530 a funtion-local mapping of type and value slot numbers to their global
 531 slot numbers</td>
 532     </tr>
 533     <tr>
 534       <td>0x07</td>
 535       <td>Function</td>
 536       <td>No</td>
 537       <td>No</td>
 538       <td>2</td>
 539       <td class="td_left">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a
 540  href="#instructionlist">Instruction&nbsp;List</a></td>
 541       <td class="td_left">This block contains all the instructions of
 542 the function. The basic blocks are inferred by terminating
 543 instructions. </td>
 544     </tr>
 545     <tr>
 546       <td>0x04</td>
 547       <td>Function</td>
 548       <td>Yes</td>
 549       <td>No</td>
 550       <td>2</td>
 551       <td class="td_left">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a
 552  href="#symtab">Function&nbsp;Symbol&nbsp;Table</a></td>
 553       <td class="td_left">This symbol table provides the names for the
 554 function specific values used (basic block labels mostly).</td>
 555     </tr>
 556     <tr>
 557       <td>0x04</td>
 558       <td>Module</td>
 559       <td>Yes</td>
 560       <td>No</td>
 561       <td>1</td>
 562       <td class="td_left">&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#symtab">Module&nbsp;Symbol&nbsp;Table</a></td>
 563       <td class="td_left">This symbol table provides the names for the
 564 various entries in the file that are not function specific (global
 565 vars, and functions mostly).</td>
 566     </tr>
 567   </tbody>
 568 </table>
 569 <p>Use the links in the table for details about the contents of each of
 570 the block types.</p>
 571 </div>
 572 <!-- *********************************************************************** -->
 573 <div class="doc_section"> <a name="blockdefs">Block Definitions</a> </div>
 574 <!-- *********************************************************************** -->
 575 <div class="doc_text">
 576 <p>This section provides the detailed layout of the individual block
 577 types in the LLVM bytecode file format. </p>
 578 </div>
 579 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 580 <div class="doc_subsection"><a name="signature">Signature Block</a> </div>
 581 <div class="doc_text">
 582 <p>The signature occurs in every LLVM bytecode file and is always first.
 583 It simply provides a few bytes of data to identify the file as being an LLVM
 584 bytecode file. This block is always four bytes in length and differs from the
 585 other blocks because there is no identifier and no block length at the start
 586 of the block. Essentially, this block is just the "magic number" for the file.
 587 </p>
 588 <table>
 589   <tbody>
 590     <tr>
 591       <th><b>Type</b></th>
 592       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
 593     </tr>
 594     <tr>
 595       <td><a href="#char">char</a></td>
 596       <td class="td_left">Constant "l" (0x6C)</td>
 597     </tr>
 598     <tr>
 599       <td><a href="#char">char</a></td>
 600       <td class="td_left">Constant "l" (0x6C)</td>
 601     </tr>
 602     <tr>
 603       <td><a href="#char">char</a></td>
 604       <td class="td_left">Constant "v" (0x76)</td>
 605     </tr>
 606     <tr>
 607       <td><a href="#char">char</a></td>
 608       <td class="td_left">Constant "m" (0x6D)</td>
 609     </tr>
 610   </tbody>
 611 </table>
 612 </div>
 613 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 614 <div class="doc_subsection"><a name="module">Module Block</a> </div>
 615 <div class="doc_text">
 616 <p>The module block contains a small pre-amble and all the other blocks in
 617 the file. The table below shows the structure of the module block. Note that it
 618 only provides the module identifier, size of the module block, and the format
 619 information. Everything else is contained in other blocks, described in other
 620 sections.</p>
 621 <table>
 622   <tbody>
 623     <tr>
 624       <th><b>Type</b></th>
 625       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
 626     </tr>
 627     <tr>
 628       <td><a href="#unsigned">unsigned</a><br></td>
 629       <td class="td_left"><a href="#mod_header">Module Block Identifier
 630           (0x01)</a></td>
 631     </tr>
 632     <tr>
 633       <td><a href="#unsigned">unsigned</a></td>
 634       <td class="td_left"><a href="#mod_header">Module Block Size</a></td>
 635     </tr>
 636     <tr>
 637       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
 638       <td class="td_left"><a href="#format">Format Information</a></td>
 639     </tr>
 640     <tr>
 641       <td><a href="#block">block</a></td>
 642       <td class="td_left"><a href="#globaltypes">Global Type Pool</a></td>
 643     </tr>
 644     <tr>
 645       <td><a href="#block">block</a></td>
 646       <td class="td_left"><a href="#globalinfo">Module Globals Info</a></td>
 647     </tr>
 648     <tr>
 649       <td><a href="#block">block</a></td>
 650       <td class="td_left"><a href="#constantpool">Module Constant Pool</a></td>
 651     </tr>
 652     <tr>
 653       <td><a href="#block">block</a>*</td>
 654       <td class="td_left"><a href="#functiondefs">Function Definitions</a></td>
 655     </tr>
 656     <tr>
 657       <td><a href="#block">block</a></td>
 658       <td class="td_left"><a href="#symtab">Module Symbol Table</a></td>
 659     </tr>
 660   </tbody>
 661 </table>
 662 </div>
 663
 664 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 665 <div class="doc_subsubsection"><a name="mod_header">Module Block Header</a></div>
 666 <div class="doc_text">
 667   <p>The block header for the module block uses a longer format than the other
 668   blocks in a bytecode file. Specifically, instead of encoding the type and size
 669   of the block into a 32-bit integer with 5-bits for type and 27-bits for size,
 670   the module block header uses two 32-bit unsigned values, one for type, and one
 671   for size. While the 2<sup>27</sup> byte limit on block size is sufficient for the blocks
 672   contained in the module, it isn't sufficient for the module block itself
 673   because we want to ensure that bytecode files as large as 2<sup>32</sup> bytes
 674   are possible. For this reason, the module block (and only the module block)
 675   uses a long format header.</p>
 676 </div>
 677
 678 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 679 <div class="doc_subsubsection"><a name="format">Format Information</a></div>
 680 <div class="doc_text">
 681 <p>The format information field is encoded into a <a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a>
 682 as shown in the following table.</p>
 683 <table>
 684   <tbody>
 685     <tr>
 686       <th><b>Type</b></th>
 687       <th class="td_left"><b>Description</b></th>
 688     </tr>
 689     <tr>
 690       <td><a href="#bit">bit(0)</a></td>
 691       <td class="td_left">Target is big endian?</td>
 692     </tr>
 693     <tr>
 694       <td><a href="#bit">bit(1)</a></td>
 695       <td class="td_left">On target pointers are 64-bit?</td>
 696     </tr>
 697     <tr>
 698       <td><a href="#bit">bit(2)</a></td>
 699       <td class="td_left">Target has no endianess?</td>
 700     </tr>
 701     <tr>
 702       <td><a href="#bit">bit(3)</a></td>
 703       <td class="td_left">Target has no pointer size?</td>
 704     </tr>
 705     <tr>
 706       <td><a href="#bit">bit(4-31)</a></td>
 707       <td class="td_left">Bytecode format version</td>
 708     </tr>
 709   </tbody>
 710 </table>
 711 <p>
 712 Of particular note, the bytecode format number is simply a 28-bit
 713 monotonically increase integer that identifies the version of the bytecode
 714 format (which is not directly related to the LLVM release number). The
 715 bytecode versions defined so far are (note that this document only
 716 describes the latest version, 1.3):</p>
 717 <ul>
 718   <li>#0: LLVM 1.0 &amp; 1.1</li>
 719   <li>#1: LLVM 1.2</li>
 720   <li>#2: LLVM 1.2.5 (not released)</li>
 721   <li>#3: LLVM 1.3<br>
 722   </li>
 723 </ul>
 724 <p>Note that we plan to eventually expand the target description
 725 capabilities
 726 of bytecode files to <a href="http://llvm.cs.uiuc.edu/PR263">target
 727 triples</a>.
 728 </p>
 729 </div>
 730 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 731 <div class="doc_subsection"><a name="globaltypes">Global Type Pool</a> </div>
 732 <div class="doc_text">
 733 <p>The global type pool consists of type definitions. Their order of appearance
 734 in the file determines their slot number (0 based). Slot numbers are
 735 used to replace pointers in the intermediate representation. Each slot number
 736 uniquely identifies one entry in a type plane (a collection of values of the
 737 same type).  Since all values have types and are associated with the order in
 738 which the type pool is written, the global type pool <em>must</em> be written
 739 as the first block of a module. If it is not, attempts to read the file will
 740 fail because both forward and backward type resolution will not be possible.</p>
 741 <p>The type pool is simply a list of type definitions, as shown in the
 742 table below.</p>
 743 <table>
 744   <tbody>
 745     <tr>
 746       <th><b>Type</b></th>
 747       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
 748     </tr>
 749     <tr>
 750       <td><a href="#unsigned">block</a></td>
 751       <td class="td_left">Type Pool Identifier (0x06) + Size<br>
 752       </td>
 753     </tr>
 754     <tr>
 755       <td><a href="#llist">llist</a>(<a href="#type">type</a>)</td>
 756       <td class="td_left">A length list of type definitions.</td>
 757     </tr>
 758   </tbody>
 759 </table>
 760 </div>
 761 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 762 <div class="doc_subsubsection"><a name="type">Type Definitions</a></div>
 763 <div class="doc_text">
 764 <p>Types in the type pool are defined using a different format for each kind
 765 of type, as given in the following sections.</p>
 766 <h3>Primitive Types</h3>
 767 <p>The primitive types encompass the basic integer and floating point
 768 types</p>
 769 <table>
 770   <tbody>
 771     <tr>
 772       <th><b>Type</b></th>
 773       <th class="td_left"><b>Description</b></th>
 774     </tr>
 775     <tr>
 776       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
 777       <td class="td_left">Type ID for the primitive types (values 1 to
 778 11) <sup>1</sup></td>
 779     </tr>
 780   </tbody>
 781 </table>
 782 Notes:
 783 <ol>
 784   <li>The values for the Type IDs for the primitive types are provided
 785 by the definition of the <code>llvm::Type::TypeID</code> enumeration
 786 in <code>include/llvm/Type.h</code>. The enumeration gives the
 787 following mapping:
 788     <ol>
 789       <li>bool</li>
 790       <li>ubyte</li>
 791       <li>sbyte</li>
 792       <li>ushort</li>
 793       <li>short</li>
 794       <li>uint</li>
 795       <li>int</li>
 796       <li>ulong</li>
 797       <li>long</li>
 798       <li>float</li>
 799       <li>double</li>
 800     </ol>
 801   </li>
 802 </ol>
 803 <h3>Function Types</h3>
 804 <table>
 805   <tbody>
 806     <tr>
 807       <th><b>Type</b></th>
 808       <th class="td_left"><b>Description</b></th>
 809     </tr>
 810     <tr>
 811       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
 812       <td class="td_left">Type ID for function types (13)</td>
 813     </tr>
 814     <tr>
 815       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
 816       <td class="td_left">Slot number of function's return type.</td>
 817     </tr>
 818     <tr>
 819       <td><a href="#llist">llist</a>(<a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a>)</td>
 820       <td class="td_left">Slot number of each argument's type.</td>
 821     </tr>
 822     <tr>
 823       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a>?</td>
 824       <td class="td_left">Value 0 if this is a varargs function,
 825 missing otherwise.</td>
 826     </tr>
 827   </tbody>
 828 </table>
 829 <h3>Structure Types</h3>
 830 <table>
 831   <tbody>
 832     <tr>
 833       <th><b>Type</b></th>
 834       <th class="td_left"><b>Description</b></th>
 835     </tr>
 836     <tr>
 837       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
 838       <td class="td_left">Type ID for structure types (14)</td>
 839     </tr>
 840     <tr>
 841       <td><a href="#zlist">zlist</a>(<a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a>)</td>
 842       <td class="td_left">Slot number of each of the element's fields.</td>
 843     </tr>
 844   </tbody>
 845 </table>
 846 <h3>Array Types</h3>
 847 <table>
 848   <tbody>
 849     <tr>
 850       <th><b>Type</b></th>
 851       <th class="td_left"><b>Description</b></th>
 852     </tr>
 853     <tr>
 854       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
 855       <td class="td_left">Type ID for Array Types (15)</td>
 856     </tr>
 857     <tr>
 858       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
 859       <td class="td_left">Slot number of array's element type.</td>
 860     </tr>
 861     <tr>
 862       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
 863       <td class="td_left">The number of elements in the array.</td>
 864     </tr>
 865   </tbody>
 866 </table>
 867 <h3>Pointer Types</h3>
 868 <table>
 869   <tbody>
 870     <tr>
 871       <th><b>Type</b></th>
 872       <th class="td_left"><b>Description</b></th>
 873     </tr>
 874     <tr>
 875       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
 876       <td class="td_left">Type ID For Pointer Types (16)</td>
 877     </tr>
 878     <tr>
 879       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
 880       <td class="td_left">Slot number of pointer's element type.</td>
 881     </tr>
 882   </tbody>
 883 </table>
 884 <h3>Opaque Types</h3>
 885 <table>
 886   <tbody>
 887     <tr>
 888       <th><b>Type</b></th>
 889       <th class="td_left"><b>Description</b></th>
 890     </tr>
 891     <tr>
 892       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
 893       <td class="td_left">Type ID For Opaque Types (17)</td>
 894     </tr>
 895   </tbody>
 896 </table>
 897 </div>
 898 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 899 <div class="doc_subsection"><a name="globalinfo">Module Global Info</a>
 900 </div>
 901 <div class="doc_text">
 902 <p>The module global info block contains the definitions of all global
 903 variables including their initializers and the <em>declaration</em> of
 904 all functions. The format is shown in the table below:</p>
 905 <table>
 906   <tbody>
 907     <tr>
 908       <th><b>Type</b></th>
 909       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
 910     </tr>
 911     <tr>
 912       <td><a href="#block">block</a></td>
 913       <td class="td_left">Module global info identifier (0x05) + size<br>
 914       </td>
 915     </tr>
 916     <tr>
 917       <td><a href="#zlist">zlist</a>(<a href="#globalvar">globalvar</a>)</td>
 918       <td class="td_left">A zero terminated list of global var
 919 definitions occuring in the module.</td>
 920     </tr>
 921     <tr>
 922       <td><a href="#zlist">zlist</a>(<a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a>)</td>
 923       <td class="td_left">A zero terminated list of function types
 924 occuring in the module.</td>
 925     </tr>
 926     <tr>
 927       <td style="vertical-align: top;"><a href="#llist">llist</a>(<a
 928  href="#string">string</a>)<br>
 929       </td>
 930       <td style="vertical-align: top; text-align: left;">A length list
 931 of strings that specify the names of the libraries that this module
 932 depends upon.<br>
 933       </td>
 934     </tr>
 935     <tr>
 936       <td style="vertical-align: top;"><a href="#string">string</a><br>
 937       </td>
 938       <td style="vertical-align: top; text-align: left;">The target
 939 triple for the module (blank means no target triple specified, i.e. a
 940 platform independent module).<br>
 941       </td>
 942     </tr>
 943   </tbody>
 944 </table>
 945 </div>
 946 <!-- _______________________________________________________________________ -->
 947 <div class="doc_subsubsection"><a name="globalvar">Global Variable Field</a>
 948 </div>
 949 <div class="doc_text">
 950 <p>Global variables are written using an <a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a>
 951 that encodes information about the global variable and a list of the
 952 constant initializers for the global var, if any.</p>
 953 <p>The table below provides the bit layout of the first <a
 954  href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> that describes the global variable.</p>
 955 <table>
 956   <tbody>
 957     <tr>
 958       <th><b>Type</b></th>
 959       <th class="td_left"><b>Description</b></th>
 960     </tr>
 961     <tr>
 962       <td><a href="#bit">bit(0)</a></td>
 963       <td class="td_left">Is constant?</td>
 964     </tr>
 965     <tr>
 966       <td><a href="#bit">bit(1)</a></td>
 967       <td class="td_left">Has initializer? Note that this bit
 968 determines whether the constant initializer field (described below)
 969 follows. </td>
 970     </tr>
 971     <tr>
 972       <td><a href="#bit">bit(2-4)</a></td>
 973       <td class="td_left">Linkage type: 0=External, 1=Weak,
 974 2=Appending, 3=Internal, 4=LinkOnce</td>
 975     </tr>
 976     <tr>
 977       <td><a href="#bit">bit(5-31)</a></td>
 978       <td class="td_left">Slot number of type for the global variable.</td>
 979     </tr>
 980   </tbody>
 981 </table>
 982 <p>The table below provides the format of the constant initializers for
 983 the global variable field, if it has one.</p>
 984 <table>
 985   <tbody>
 986     <tr>
 987       <th><b>Type</b></th>
 988       <th class="td_left"><b>Description</b></th>
 989     </tr>
 990     <tr>
 991       <td>(<a href="#zlist">zlist</a>(<a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a>))?
 992       </td>
 993       <td class="td_left">An optional zero-terminated list of slot
 994 numbers of the global variable's constant initializer.</td>
 995     </tr>
 996   </tbody>
 997 </table>
 998 </div>
 999 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1000 <div class="doc_subsection"><a name="constantpool">Constant Pool</a> </div>
1001 <div class="doc_text">
1002 <p>A constant pool defines as set of constant values. There are
1003 actually two types of constant pool blocks: one for modules and one for
1004 functions. For modules, the block begins with the constant strings
1005 encountered anywhere in the module. For functions, the block begins
1006 with types only encountered in the function. In both cases the header
1007 is identical. The tables that follow, show the header, module constant
1008 pool preamble, function constant pool preamble, and the part common to
1009 both function and module constant pools.</p>
1010 <p><b>Common Block Header</b></p>
1011 <table>
1012   <tbody>
1013     <tr>
1014       <th><b>Type</b></th>
1015       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1016     </tr>
1017     <tr>
1018       <td><a href="#block">block</a></td>
1019       <td class="td_left">Constant pool identifier (0x03) + size<br>
1020       </td>
1021     </tr>
1022   </tbody>
1023 </table>
1024 <p><b>Module Constant Pool Preamble (constant strings)</b></p>
1025 <table>
1026   <tbody>
1027     <tr>
1028       <th><b>Type</b></th>
1029       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1030     </tr>
1031     <tr>
1032       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1033       <td class="td_left">The number of constant strings that follow.</td>
1034     </tr>
1035     <tr>
1036       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1037       <td class="td_left">Zero. This identifies the following "plane"
1038 as containing the constant strings. This is needed to identify it
1039 uniquely from other constant planes that follow. </td>
1040     </tr>
1041     <tr>
1042       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a>+</td>
1043       <td class="td_left">Slot number of the constant string's type.
1044 Note that the constant string's type implicitly defines the length of
1045 the string. </td>
1046     </tr>
1047   </tbody>
1048 </table>
1049 <p><b>Function Constant Pool Preamble (function types)</b></p>
1050 <p>The structure of the types for functions is identical to the <a
1051  href="#globaltypes">Global Type Pool</a>. Please refer to that section
1052 for the details. </p>
1053 <p><b>Common Part (other constants)</b></p>
1054 <table>
1055   <tbody>
1056     <tr>
1057       <th><b>Type</b></th>
1058       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1059     </tr>
1060     <tr>
1061       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1062       <td class="td_left">Number of entries in this type plane.</td>
1063     </tr>
1064     <tr>
1065       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
1066       <td class="td_left">Type slot number of this plane.</td>
1067     </tr>
1068     <tr>
1069       <td><a href="#constant">constant</a>+</td>
1070       <td class="td_left">The definition of a constant (see below).</td>
1071     </tr>
1072   </tbody>
1073 </table>
1074 </div>
1075 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1076 <div class="doc_subsubsection"><a name="constant">Constant Field</a></div>
1077 <div class="doc_text">
1078 <p>Constants come in many shapes and flavors. The sections that followe
1079 define the format for each of them. All constants start with a <a
1080  href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> encoded integer that provides the
1081 number of operands for the constant. For primitive, structure, and
1082 array constants, this will always be zero since those types of
1083 constants have no operands. In this case, we have the following field
1084 definitions:</p>
1085 <ul>
1086   <li><b>Bool</b>. This is written as an <a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a>
1087 of value 1U or 0U.</li>
1088   <li><b>Signed Integers (sbyte,short,int,long)</b>. These are written
1089 as an <a href="#int64_vbr">int64_vbr</a> with the corresponding value.</li>
1090   <li><b>Unsigned Integers (ubyte,ushort,uint,ulong)</b>. These are
1091 written as an <a href="#uint64_vbr">uint64_vbr</a> with the
1092 corresponding value. </li>
1093   <li><b>Floating Point</b>. Both the float and double types are
1094 written literally in binary format.</li>
1095   <li><b>Arrays</b>. Arrays are written simply as a list of <a
1096  href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> encoded slot numbers to the constant
1097 element values.</li>
1098   <li><b>Structures</b>. Structures are written simply as a list of <a
1099  href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> encoded slot numbers to the constant
1100 field values of the structure.</li>
1101 </ul>
1102 <p>When the number of operands to the constant is non-zero, we have a
1103 constant expression and its field format is provided in the table below.</p>
1104 <table>
1105   <tbody>
1106     <tr>
1107       <th><b>Type</b></th>
1108       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1109     </tr>
1110     <tr>
1111       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1112       <td class="td_left">Op code of the instruction for the constant
1113 expression.</td>
1114     </tr>
1115     <tr>
1116       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1117       <td class="td_left">The slot number of the constant value for an
1118 operand.<sup>1</sup></td>
1119     </tr>
1120     <tr>
1121       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
1122       <td class="td_left">The slot number for the type of the constant
1123 value for an operand.<sup>1</sup></td>
1124     </tr>
1125   </tbody>
1126 </table>
1127 Notes:
1128 <ol>
1129   <li>Both these fields are repeatable but only in pairs.</li>
1130 </ol>
1131 </div>
1132 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1133 <div class="doc_subsection"><a name="functiondefs">Function Definition</a></div>
1134 <div class="doc_text">
1135 <p>Function definitions contain the linkage, constant pool or
1136 compaction table, instruction list, and symbol table for a function.
1137 The following table shows the structure of a function definition.</p>
1138 <table>
1139   <tbody>
1140     <tr>
1141       <th><b>Type</b></th>
1142       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1143     </tr>
1144     <tr>
1145       <td><a href="#block">block</a><br>
1146       </td>
1147       <td class="td_left">Function definition block identifier (0x02) +
1148 size<br>
1149       </td>
1150     </tr>
1151     <tr>
1152       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1153       <td class="td_left">The linkage type of the function: 0=External,
1154 1=Weak, 2=Appending, 3=Internal, 4=LinkOnce<sup>1</sup></td>
1155     </tr>
1156     <tr>
1157       <td><a href="#block">block</a></td>
1158       <td class="td_left">The <a href="#constantpool">constant pool</a>
1159 block for this function.<sup>2</sup></td>
1160     </tr>
1161     <tr>
1162       <td><a href="#block">block</a></td>
1163       <td class="td_left">The <a href="#compactiontable">compaction
1164 table</a> block for the function.<sup>2</sup></td>
1165     </tr>
1166     <tr>
1167       <td><a href="#block">block</a></td>
1168       <td class="td_left">The <a href="#instructionlist">instruction
1169 list</a> for the function.</td>
1170     </tr>
1171     <tr>
1172       <td><a href="#block">block</a></td>
1173       <td class="td_left">The function's <a href="#symtab">symbol
1174 table</a> containing only those symbols pertinent to the function
1175 (mostly block labels).</td>
1176     </tr>
1177   </tbody>
1178 </table>
1179 Notes:
1180 <ol>
1181   <li>Note that if the linkage type is "External" then none of the
1182 other fields will be present as the function is defined elsewhere.</li>
1183   <li>Note that only one of the constant pool or compaction table will
1184 be written. Compaction tables are only written if they will actually
1185 save bytecode space. If not, then a regular constant pool is written.</li>
1186 </ol>
1187 </div>
1188 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1189 <div class="doc_subsection"><a name="compactiontable">Compaction Table</a>
1190 </div>
1191 <div class="doc_text">
1192 <p>Compaction tables are part of a function definition. They are merely
1193 a device for reducing the size of bytecode files. The size of a
1194 bytecode file is dependent on the <em>value</em> of the slot numbers
1195 used because larger values use more bytes in the variable bit rate
1196 encoding scheme. Furthermore, the compressed instruction format
1197 reserves only six bits for the type of the instruction. In large
1198 modules, declaring hundreds or thousands of types, the values of the
1199 slot numbers can be quite large. However, functions may use only a
1200 small fraction of the global types. In such cases a compaction table is
1201 created that maps the global type and value slot numbers to smaller
1202 values used by a function. Functions will contain either a
1203 function-specific constant pool <em>or</em> a compaction table but not
1204 both. Compaction tables have the format shown in the table below.</p>
1205 <table>
1206   <tbody>
1207     <tr>
1208       <th><b>Type</b></th>
1209       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1210     </tr>
1211     <tr>
1212       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1213       <td class="td_left">The number of types that follow</td>
1214     </tr>
1215     <tr>
1216       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a>+</td>
1217       <td class="td_left">The slot number in the global type plane of
1218 the type that will be referenced in the function with the index of this
1219 entry in the compaction table.</td>
1220     </tr>
1221     <tr>
1222       <td><a href="#type_len">type_len</a></td>
1223       <td class="td_left">An encoding of the type and number of values
1224 that follow. This field's encoding varies depending on the size of the
1225 type plane. See <a href="#type_len">Type and Length</a> for further
1226 details.</td>
1227     </tr>
1228     <tr>
1229       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a>+</td>
1230       <td class="td_left">The slot number in the globals of the value
1231 that will be referenced in the function with the index of this entry in
1232 the compaction table</td>
1233     </tr>
1234   </tbody>
1235 </table>
1236 </div>
1237 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1238 <div class="doc_subsubsection"><a name="type_len">Type and Length</a></div>
1239 <div class="doc_text">
1240 <p>The type and length of a compaction table type plane is encoded
1241 differently depending on the length of the plane. For planes of length
1242 1 or 2, the length is encoded into bits 0 and 1 of a <a
1243  href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> and the type is encoded into bits
1244 2-31. Because type numbers are often small, this often saves an extra
1245 byte per plane. If the length of the plane is greater than 2 then the
1246 encoding uses a <a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> for each of the
1247 length and type, in that order.</p>
1248 </div>
1249 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1250 <div class="doc_subsection"><a name="instructionlist">Instruction List</a>
1251 </div>
1252 <div class="doc_text">
1253 <p>The instructions in a function are written as a simple list. Basic
1254 blocks are inferred by the terminating instruction types. The format of
1255 the block is given in the following table.</p>
1256 <table>
1257   <tbody>
1258     <tr>
1259       <th><b>Type</b></th>
1260       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1261     </tr>
1262     <tr>
1263       <td><a href="#block">block</a><br>
1264       </td>
1265       <td class="td_left">Instruction list identifier (0x07) + size<br>
1266       </td>
1267     </tr>
1268     <tr>
1269       <td><a href="#instruction">instruction</a>+</td>
1270       <td class="td_left">An instruction. Instructions have a variety
1271 of formats. See <a href="#instruction">Instructions</a> for details.</td>
1272     </tr>
1273   </tbody>
1274 </table>
1275 </div>
1276 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1277 <div class="doc_subsubsection"><a name="instruction">Instructions</a></div>
1278 <div class="doc_text">
1279 <p>For brevity, instructions are written in one of four formats,
1280 depending on the number of operands to the instruction. Each
1281 instruction begins with a <a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> that
1282 encodes the type of the instruction as well as other things. The tables
1283 that follow describe the format of this first part of each instruction.</p>
1284 <p><b>Instruction Format 0</b></p>
1285 <p>This format is used for a few instructions that can't easily be
1286 shortened because they have large numbers of operands (e.g. PHI Node or
1287 getelementptr). Each of the opcode, type, and operand fields is found in
1288 successive fields.</p>
1289 <table>
1290   <tbody>
1291     <tr>
1292       <th><b>Type</b></th>
1293       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1294     </tr>
1295     <tr>
1296       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1297       <td class="td_left">Specifies the opcode of the instruction. Note
1298 that for compatibility with the other instruction formats, the opcode
1299 is shifted left by 2 bits. Bits 0 and 1 must have value zero for this
1300 format.</td>
1301     </tr>
1302     <tr>
1303       <td><a href="#uint24_vbr">uint24_vbr</a></td>
1304       <td class="td_left">Provides the slot number of the result type
1305 of the instruction</td>
1306     </tr>
1307     <tr>
1308       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1309       <td class="td_left">The number of operands that follow.</td>
1310     </tr>
1311     <tr>
1312       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a>+</td>
1313       <td class="td_left">The slot number of the value(s) for the
1314 operand(s). <sup>1</sup></td>
1315     </tr>
1316   </tbody>
1317 </table>
1318 Notes:
1319 <ol>
1320   <li>Note that if the instruction is a getelementptr and the type of
1321 the operand is a sequential type (array or pointer) then the slot
1322 number is shifted up two bits and the low order bits will encode the
1323 type of index used, as follows: 0=uint, 1=int, 2=ulong, 3=long.</li>
1324 </ol>
1325 <p><b>Instruction Format 1</b></p>
1326 <p>This format encodes the opcode, type and a single operand into a
1327 single <a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> as follows:</p>
1328 <table>
1329   <tbody>
1330     <tr>
1331       <th><b>Bits</b></th>
1332       <th><b>Type</b></th>
1333       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1334     </tr>
1335     <tr>
1336       <td>0-1</td>
1337       <td>constant "1"</td>
1338       <td class="td_left">These two bits must be the value 1 which
1339 identifies this as an instruction of format 1.</td>
1340     </tr>
1341     <tr>
1342       <td>2-7</td>
1343       <td><a href="#opcode">opcode</a></td>
1344       <td class="td_left">Specifies the opcode of the instruction. Note
1345 that the maximum opcode value is 63.</td>
1346     </tr>
1347     <tr>
1348       <td>8-19</td>
1349       <td><a href="#unsigned">unsigned</a></td>
1350       <td class="td_left">Specifies the slot number of the type for
1351 this instruction. Maximum slot number is 2<sup>12</sup>-1=4095.</td>
1352     </tr>
1353     <tr>
1354       <td>20-31</td>
1355       <td><a href="#unsigned">unsigned</a></td>
1356       <td class="td_left">Specifies the slot number of the value for
1357 the first operand. Maximum slot number is 2<sup>12</sup>-1=4095. Note
1358 that the value 2<sup>12</sup>-1 denotes zero operands.</td>
1359     </tr>
1360   </tbody>
1361 </table>
1362 <p><b>Instruction Format 2</b></p>
1363 <p>This format encodes the opcode, type and two operands into a single <a
1364  href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> as follows:</p>
1365 <table>
1366   <tbody>
1367     <tr>
1368       <th><b>Bits</b></th>
1369       <th><b>Type</b></th>
1370       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1371     </tr>
1372     <tr>
1373       <td>0-1</td>
1374       <td>constant "2"</td>
1375       <td class="td_left">These two bits must be the value 2 which
1376 identifies this as an instruction of format 2.</td>
1377     </tr>
1378     <tr>
1379       <td>2-7</td>
1380       <td><a href="#opcodes">opcode</a></td>
1381       <td class="td_left">Specifies the opcode of the instruction. Note
1382 that the maximum opcode value is 63.</td>
1383     </tr>
1384     <tr>
1385       <td>8-15</td>
1386       <td><a href="#unsigned">unsigned</a></td>
1387       <td class="td_left">Specifies the slot number of the type for
1388 this instruction. Maximum slot number is 2<sup>8</sup>-1=255.</td>
1389     </tr>
1390     <tr>
1391       <td>16-23</td>
1392       <td><a href="#unsigned">unsigned</a></td>
1393       <td class="td_left">Specifies the slot number of the value for
1394 the first operand. Maximum slot number is 2<sup>8</sup>-1=255.</td>
1395     </tr>
1396     <tr>
1397       <td>24-31</td>
1398       <td><a href="#unsigned">unsigned</a></td>
1399       <td class="td_left">Specifies the slot number of the value for
1400 the second operand. Maximum slot number is 2<sup>8</sup>-1=255.</td>
1401     </tr>
1402   </tbody>
1403 </table>
1404 <p><b>Instruction Format 3</b></p>
1405 <p>This format encodes the opcode, type and three operands into a
1406 single <a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a> as follows:</p>
1407 <table>
1408   <tbody>
1409     <tr>
1410       <th><b>Bits</b></th>
1411       <th><b>Type</b></th>
1412       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1413     </tr>
1414     <tr>
1415       <td>0-1</td>
1416       <td>constant "3"</td>
1417       <td class="td_left">These two bits must be the value 3 which
1418 identifies this as an instruction of format 3.</td>
1419     </tr>
1420     <tr>
1421       <td>2-7</td>
1422       <td><a href="#opcodes">opcode</a></td>
1423       <td class="td_left">Specifies the opcode of the instruction. Note
1424 that the maximum opcode value is 63.</td>
1425     </tr>
1426     <tr>
1427       <td>8-13</td>
1428       <td><a href="#unsigned">unsigned</a></td>
1429       <td class="td_left">Specifies the slot number of the type for
1430 this instruction. Maximum slot number is 2<sup>6</sup>-1=63.</td>
1431     </tr>
1432     <tr>
1433       <td>14-19</td>
1434       <td><a href="#unsigned">unsigned</a></td>
1435       <td class="td_left">Specifies the slot number of the value for
1436 the first operand. Maximum slot number is 2<sup>6</sup>-1=63.</td>
1437     </tr>
1438     <tr>
1439       <td>20-25</td>
1440       <td><a href="#unsigned">unsigned</a></td>
1441       <td class="td_left">Specifies the slot number of the value for
1442 the second operand. Maximum slot number is 2<sup>6</sup>-1=63.</td>
1443     </tr>
1444     <tr>
1445       <td>26-31</td>
1446       <td><a href="#unsigned">unsigned</a></td>
1447       <td class="td_left">Specifies the slot number of the value for
1448 the third operand. Maximum slot number is 2<sup>6</sup>-1=63.</td>
1449     </tr>
1450   </tbody>
1451 </table>
1452 </div>
1453 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1454 <div class="doc_subsection"><a name="symtab">Symbol Table</a> </div>
1455 <div class="doc_text">
1456 <p>A symbol table can be put out in conjunction with a module or a function.
1457 A symbol table is a list of type planes. Each type plane starts with the number
1458 of entries in the plane and the type plane's slot number (so the type
1459 can be looked up in the global type pool). For each entry in a type
1460 plane, the slot number of the value and the name associated with that
1461 value are written. The format is given in the table below. </p>
1462 <table>
1463   <tbody>
1464     <tr>
1465       <th><b>Type</b></th>
1466       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1467     </tr>
1468     <tr>
1469       <td><a href="#block">block</a><br>
1470       </td>
1471       <td class="td_left">Symbol Table Identifier (0x04)</td>
1472     </tr>
1473     <tr>
1474       <td><a href="#llist">llist</a>(<a href="#symtab_entry">symtab_entry</a>)</td>
1475       <td class="td_left">A length list of symbol table entries for
1476         <tt>Type</tt>s
1477       </td>
1478     </tr>
1479     <tr>
1480       <td><a href="#zlist">llist</a>(<a href="#symtab_plane">symtab_plane</a>)</td>
1481       <td class="td_left">A length list of planes of symbol table
1482         entries for <tt>Value</tt>s</td>
1483     </tr>
1484   </tbody>
1485 </table>
1486 </div>
1487 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1488 <div class="doc_subsubsection"> <a name="symtab_plane">Symbol Table
1489 Plane</a>
1490 </div>
1491 <div class="doc_text">
1492 <p>A symbol table plane provides the symbol table entries for all
1493 values of a common type. The encoding is given in the following table:</p>
1494 <table>
1495   <tbody>
1496     <tr>
1497       <th><b>Type</b></th>
1498       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1499     </tr>
1500     <tr>
1501       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1502       <td class="td_left">Number of entries in this plane.</td>
1503     </tr>
1504     <tr>
1505       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1506       <td class="td_left">Slot number of type for this plane.</td>
1507     </tr>
1508     <tr>
1509       <td><a href="#symtab_entry">symtab_entry</a>+</td>
1510       <td class="td_left">The symbol table entries for this plane.</td>
1511     </tr>
1512   </tbody>
1513 </table>
1514 </div>
1515 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1516 <div class="doc_subsubsection"> <a name="symtab_entry">Symbol Table
1517 Entry</a>
1518 </div>
1519 <div class="doc_text">
1520 <p>A symbol table entry provides the assocation between a type or
1521 value's slot number and the name given to that type or value. The
1522 format is given in the following table:</p>
1523 <table>
1524   <tbody>
1525     <tr>
1526       <th><b>Type</b></th>
1527       <th class="td_left"><b>Field Description</b></th>
1528     </tr>
1529     <tr>
1530       <td><a href="#uint32_vbr">uint24_vbr</a></td>
1531       <td class="td_left">Slot number of the type or value being given a name.
1532       </td>
1533     </tr>
1534     <tr>
1535       <td><a href="#uint32_vbr">uint32_vbr</a></td>
1536       <td class="td_left">Length of the character array that follows.</td>
1537     </tr>
1538     <tr>
1539       <td><a href="#char">char</a>+</td>
1540       <td class="td_left">The characters of the name.</td>
1541     </tr>
1542   </tbody>
1543 </table>
1544 </div>
1545 <!-- *********************************************************************** -->
1546 <div class="doc_section"> <a name="versiondiffs">Version Differences</a>
1547 </div>
1548 <!-- *********************************************************************** -->
1549 <div class="doc_text">
1550 <p>This section describes the differences in the Bytecode Format across
1551 LLVM
1552 versions. The versions are listed in reverse order because it assumes
1553 the current version is as documented in the previous sections. Each
1554 section here
1555 describes the differences between that version and the one that <i>follows</i>.
1556 </p>
1557 </div>
1558 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1559 <div class="doc_subsection"><a name="vers12">Version 1.3 Differences From
1560     1.4</a></div>
1561 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1562 <div class="doc_subsubsection">Aligned Data</div>
1563 <div class="doc_text">
1564   <p>In version 1.3, certain data items were aligned to 32-bit boundaries. In
1565   version 1.4, alignment of data was done away with completely. The need for
1566   alignment has gone away and the only thing it adds is bytecode file size
1567   overhead. In most cases this overhead was small. However, in functions with
1568   large numbers of format 0 instructions (GEPs and PHIs with lots of parameters)
1569   or regular instructions with large valued operands (e.g. because there's just
1570   a lot of instructions in the function) the overhead can be extreme. In one
1571   test case, the overhead was 44,000 bytes (34% of the total file size).
1572   Consequently in release 1.4, the decision was made to eliminate alignment
1573   altogether.</p>
1574   <p>In version 1.3 format, the following bytecode constructs were aligned (i.e.
1575   they were followed by one to three bytes of padding):</p>
1576   <ul>
1577     <li>All blocks.</li>
1578     <li>Instructions using the long format (format 0).</li>
1579     <li>All call instructions that called a var args function.</li>
1580     <li>The target triple (a string field at the end of the module block).</li>
1581     <li>The version field (immediately following the signature).</li>
1582   </ul>
1583   <p>None of these constructs are aligned in version 1.4</p>
1584 </div>
1585
1586 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1587 <div class="doc_subsection"><a name="vers12">Version 1.2 Differences
1588 From 1.3</a></div>
1589 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1590 <div class="doc_subsubsection">Type Derives From Value</div>
1591 <div class="doc_text">
1592 <p>In version 1.2, the Type class in the LLVM IR derives from the Value
1593 class. This is not the case in version 1.3. Consequently, in version
1594 1.2 the notion of a "Type Type" was used to write out values that were
1595 Types. The types always occuped plane 12 (corresponding to the
1596 TypeTyID) of any type planed set of values. In 1.3 this representation
1597 is not convenient because the TypeTyID (12) is not present and its
1598 value is now used for LabelTyID. Consequently, the data structures
1599 written that involve types do so by writing all the types first and
1600 then each of the value planes according to those types. In version 1.2,
1601 the types would have been written intermingled with the values.</p>
1602 </div>
1603 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1604 <div class="doc_subsubsection">Restricted getelementptr Types</div>
1605 <div class="doc_text">
1606 <p>In version 1.2, the getelementptr instruction required a ubyte type
1607 index for accessing a structure field and a long type index for
1608 accessing an array element. Consequently, it was only possible to
1609 access structures of 255 or fewer elements. Starting in version 1.3,
1610 this restriction was lifted. Structures must now be indexed with uint
1611 constants. Arrays may now be indexed with int, uint, long, or ulong
1612 typed values. The consequence of this was that the bytecode format had
1613 to change in order to accommodate the larger range of structure indices.</p>
1614 </div>
1615 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1616 <div class="doc_subsubsection">Short Block Headers</div>
1617 <div class="doc_text">
1618 <p>In version 1.2, block headers were always 8 bytes being comprised of
1619 both an unsigned integer type and an unsigned integer size. For very
1620 small modules, these block headers turn out to be a large fraction of
1621 the total bytecode file size. In an attempt to make these small files
1622 smaller, the type and size information was encoded into a single
1623 unsigned integer (4 bytes) comprised of 5 bits for the block type
1624 (maximum 31 block types) and 27 bits for the block size (max
1625 ~134MBytes). These limits seemed sufficient for any blocks or sizes
1626 forseen in the future. Note that the module block, which encloses all
1627 the other blocks is still written as 8 bytes since bytecode files
1628 larger than 134MBytes might be possible.</p>
1629 </div>
1630 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1631 <div class="doc_subsubsection">Dependent Libraries and Target Triples</div>
1632 <div class="doc_text">
1633 <p>In version 1.2, the bytecode format does not store module's target
1634 triple or dependent. These fields have been added to the end of the <a
1635  href="#globalinfo">module global info block</a>. The purpose of these
1636 fields is to allow a front end compiler to specifiy that the generated
1637 module is specific to a particular target triple (operating
1638 system/manufacturer/processor) which makes it non-portable; and to
1639 allow front end compilers to specify the list of libraries that the
1640 module depends on for successful linking.</p>
1641 </div>
1642 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1643 <div class="doc_subsubsection">Types Restricted to 24-bits</div>
1644 <div class="doc_text">
1645 <p>In version 1.2, type slot identifiers were written as 32-bit VBR
1646 quantities. In 1.3 this has been reduced to 24-bits in order to ensure
1647 that it is not possible to overflow the type field of a global variable
1648 definition. 24-bits for type slot numbers is deemed sufficient for any
1649 practical use of LLVM.</p>
1650 </div>
1651 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1652 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1653 <div class="doc_subsection"><a name="vers11">Version 1.1 Differences
1654 From 1.2 </a></div>
1655 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1656 <div class="doc_subsubsection">Explicit Primitive Zeros</div>
1657 <div class="doc_text">
1658 <p>In version 1.1, the zero value for primitives was explicitly encoded
1659 into the bytecode format. Since these zero values are constant values
1660 in the LLVM IR and never change, there is no reason to explicitly
1661 encode them. This explicit encoding was removed in version 1.2.</p>
1662 </div>
1663 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1664 <div class="doc_subsubsection">Inconsistent Module Global Info</div>
1665 <div class="doc_text">
1666 <p>In version 1.1, the Module Global Info block was not aligned causing
1667 the next block to be read in on an unaligned boundary. This problem was
1668 corrected in version 1.2.<br>
1669 <br>
1670 </p>
1671 </div>
1672 <!-- _______________________________________________________________________ -->
1673 <div class="doc_subsection"><a name="vers10">Version 1.0 Differences
1674 From 1.1</a></div>
1675 <div class="doc_text">
1676 <p>None. Version 1.0 and 1.1 bytecode formats are identical.</p>
1677 </div>
1678 <!-- *********************************************************************** -->
1679 <hr>
1680 <address> <a href="http://jigsaw.w3.org/css-validator/check/referer"><img
1681  src="http://jigsaw.w3.org/css-validator/images/vcss" alt="Valid CSS!"></a>
1682 <a href="http://validator.w3.org/check/referer"><img
1683  src="http://www.w3.org/Icons/valid-html401" alt="Valid HTML 4.01!"></a>
1684 <a href="mailto:rspencer@x10sys.com">Reid Spencer</a> and <a
1685  href="mailto:sabre@nondot.org">Chris Lattner</a><br>
1686 <a href="http://llvm.cs.uiuc.edu">The LLVM Compiler Infrastructure</a><br>
1687 Last modified: $Date$
1688 </address>
1689 <!-- vim: sw=2
1690 -->
1691 </body>
1692 </html>