2007-01-03 Paul Brook <paul@codesourcery.com>
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob2d4644d587380ee18df0ca028600398107ef9933
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,
2 @c 2003, 2004, 2005
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
7 @node RTL
8 @chapter RTL Representation
9 @cindex RTL representation
10 @cindex representation of RTL
11 @cindex Register Transfer Language (RTL)
13 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
14 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
15 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
16 describes what the instruction does.
18 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
19 structures that point at other structures, and a textual form that is used
20 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
21 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
23 @menu
24 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
25 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
26 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
27 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
28 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
29 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
30 * Constants::         Expressions with constant values.
31 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
32 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
33 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
34 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
35 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
36 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
37 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
38 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
39 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
40 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
41 * Insns::             Expression types for entire insns.
42 * Calls::             RTL representation of function call insns.
43 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
44 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
45 @end menu
47 @node RTL Objects
48 @section RTL Object Types
49 @cindex RTL object types
51 @cindex RTL integers
52 @cindex RTL strings
53 @cindex RTL vectors
54 @cindex RTL expression
55 @cindex RTX (See RTL)
56 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
57 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
58 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
59 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
60 @code{rtx}.
62 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
63 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
64 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
66 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
67 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
68 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
69 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
70 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
71 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
72 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
73 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
75 In a machine description, strings are normally written with double
76 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
77 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
78 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
79 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
80 makes the machine description easier to read.
82 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
83 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
84 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
85 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
86 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
87 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
88 need not escape each quote character with a backslash.
90 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
91 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
92 The written form of a vector consists of square brackets
93 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
94 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
95 null pointers are used instead.
97 @cindex expression codes
98 @cindex codes, RTL expression
99 @findex GET_CODE
100 @findex PUT_CODE
101 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
102 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
103 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
104 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
105 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
106 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
108 The expression code determines how many operands the expression contains,
109 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
110 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
111 from its context---from the expression code of the containing expression.
112 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
113 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
114 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
115 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
116 there is one operand, which is to be regarded as a string.
118 Expressions are written as parentheses containing the name of the
119 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
120 of the expression (separated by spaces).
122 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
123 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
124 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
126 @cindex (nil)
127 @cindex nil
128 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
129 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
131 @node RTL Classes
132 @section RTL Classes and Formats
133 @cindex RTL classes
134 @cindex classes of RTX codes
135 @cindex RTX codes, classes of
136 @findex GET_RTX_CLASS
138 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
139 which are represented by single characters.  You can determine the class
140 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
141 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
143 @table @code
144 @item RTX_OBJ
145 An RTX code that represents an actual object, such as a register
146 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
147 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
148 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
150 @item RTX_CONST_OBJ
151 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
152 included in this class.
154 @item RTX_COMPARE
155 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
156 @code{LT}.
158 @item RTX_COMM_COMPARE
159 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
160 or @code{ORDERED}.
162 @item RTX_UNARY
163 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
164 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
165 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
167 @item RTX_COMM_ARITH
168 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
169 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
170 @code{<}.
172 @item RTX_BIN_ARITH
173 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
174 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
176 @item RTX_BITFIELD_OPS
177 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
178 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
179 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
180 @xref{Bit-Fields}.
182 @item RTX_TERNARY
183 An RTX code for other three input operations.  Currently only
184 @code{IF_THEN_ELSE} and @code{VEC_MERGE}.
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.
198 @item RTX_EXTRA
199 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
200 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
201 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
202 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
203 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
204 @code{SUBREG} is also part of this class.
205 @end table
207 @cindex RTL format
208 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
209 contained objects and their kinds using a sequence of characters
210 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
211 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
213 @cindex RTL format characters
214 These are the most commonly used format characters:
216 @table @code
217 @item e
218 An expression (actually a pointer to an expression).
220 @item i
221 An integer.
223 @item w
224 A wide integer.
226 @item s
227 A string.
229 @item E
230 A vector of expressions.
231 @end table
233 A few other format characters are used occasionally:
235 @table @code
236 @item u
237 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
238 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
240 @item n
241 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
242 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
243 @code{note} insn.
245 @item S
246 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
247 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
248 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
249 An omitted string is taken to be the null string.
251 @item V
252 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
253 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
254 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
255 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
257 @item B
258 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
260 @item 0
261 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
262 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
263 special ways by small parts of the compiler.
264 @end table
266 There are macros to get the number of operands and the format
267 of an expression code:
269 @table @code
270 @findex GET_RTX_LENGTH
271 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
272 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
274 @findex GET_RTX_FORMAT
275 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
276 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
277 @end table
279 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
280 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
282 @table @code
283 @item 1
284 All codes of this class have format @code{e}.
286 @item <
287 @itemx c
288 @itemx 2
289 All codes of these classes have format @code{ee}.
291 @item b
292 @itemx 3
293 All codes of these classes have format @code{eee}.
295 @item i
296 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
297 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
298 are of class @code{i}.
300 @item o
301 @itemx m
302 @itemx x
303 You can make no assumptions about the format of these codes.
304 @end table
306 @node Accessors
307 @section Access to Operands
308 @cindex accessors
309 @cindex access to operands
310 @cindex operand access
312 @findex XEXP
313 @findex XINT
314 @findex XWINT
315 @findex XSTR
316 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
317 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
318 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
319 (counting from zero).  Thus,
321 @smallexample
322 XEXP (@var{x}, 2)
323 @end smallexample
325 @noindent
326 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
328 @smallexample
329 XINT (@var{x}, 2)
330 @end smallexample
332 @noindent
333 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
334 fashion, would access it as a string.
336 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
337 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
338 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
339 the containing expression.  That is also how you would know how many
340 operands there are.
342 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
343 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
344 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
345 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
346 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
347 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
348 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
349 an expression pointer, which would probably result in a crash when
350 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
351 but this will access memory past the end of the expression with
352 unpredictable results.
354 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
355 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
356 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
357 vector.
359 @table @code
360 @findex XVEC
361 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
362 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
364 @findex XVECLEN
365 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
366 Access the length (number of elements) in the vector which is
367 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
369 @findex XVECEXP
370 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
371 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
372 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
374 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
375 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
376 @end table
378 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
379 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
380 to access them.
382 @node Special Accessors
383 @section Access to Special Operands
384 @cindex access to special operands
386 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
388 @table @code
389 @item MEM
390 @table @code
391 @findex MEM_ALIAS_SET
392 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
393 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
394 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
395 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
396 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
397 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
398 and the back-end makes no such assumptions.
399 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
401 @findex MEM_EXPR
402 @item MEM_EXPR (@var{x})
403 If this register is known to hold the value of some user-level
404 declaration, this is that tree node.  It may also be a
405 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
406 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
407 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
408 object associated with the reference.
410 @findex MEM_OFFSET
411 @item MEM_OFFSET (@var{x})
412 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
414 @findex MEM_SIZE
415 @item MEM_SIZE (@var{x})
416 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
417 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
418 the size is implied by the mode.
420 @findex MEM_ALIGN
421 @item MEM_ALIGN (@var{x})
422 The known alignment in bits of the memory reference.
423 @end table
425 @item REG
426 @table @code
427 @findex ORIGINAL_REGNO
428 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
429 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
430 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
431 register number.
433 @findex REG_EXPR
434 @item REG_EXPR (@var{x})
435 If this register is known to hold the value of some user-level
436 declaration, this is that tree node.
438 @findex REG_OFFSET
439 @item REG_OFFSET (@var{x})
440 If this register is known to hold the value of some user-level
441 declaration, this is the offset into that logical storage.
442 @end table
444 @item SYMBOL_REF
445 @table @code
446 @findex SYMBOL_REF_DECL
447 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
448 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
449 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
450 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
451 and there is no associated front end symbol table entry.
453 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
454 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
455 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
456 front end symbol table entry.
458 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
459 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
460 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
461 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
463 @findex SYMBOL_REF_DATA
464 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
465 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
466 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
468 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
469 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
470 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
471 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
472 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
474 @table @code
475 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
476 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
477 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
478 Set if the symbol refers to a function.
480 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
481 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
482 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
483 Set if the symbol is local to this ``module''.
484 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
486 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
487 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
488 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
489 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
490 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
492 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
493 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
494 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
495 Set if the symbol is located in the small data section.
496 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
498 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
499 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
500 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
501 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
502 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
503 non-thread-local symbols.
505 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
506 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
507 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
508 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
509 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
511 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
512 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
513 @cindex @option{-fsection-anchors}
514 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
515 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
516 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
517 and that can be used to access nearby members of that block.
518 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
520 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
521 @end table
523 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
524 the target's use.
525 @end table
527 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
528 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
529 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
530 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
531 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
533 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
534 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
535 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
536 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
537 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
538 been given an offset within that block.
539 @end table
541 @node Flags
542 @section Flags in an RTL Expression
543 @cindex flags in RTL expression
545 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
546 that are used in certain types of expression.  Most often they
547 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
549 @table @code
550 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
551 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
552 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
553 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
554 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
555 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
556 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
557 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
558 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
559 perhaps with the help of base registers.
560 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
562 @findex CONST_OR_PURE_CALL_P
563 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
564 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
565 @item CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
566 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} for notes,
567 indicates that the insn represents a call to a const or pure function.
568 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
570 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
571 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
572 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
573 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
574 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
575 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
576 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
577 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
578 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
579 printed as @samp{/u}.
581 @findex INSN_DELETED_P
582 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
583 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
584 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
585 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
586 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
587 @cindex @code{note} and @samp{/v}
588 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
589 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
590 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
591 @code{barrier}, or @code{note},
592 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
593 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
595 @findex INSN_FROM_TARGET_P
596 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
597 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
598 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
599 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
600 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
601 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
602 slot of a branch, indicates that the insn
603 is from the target of the branch.  If the branch insn has
604 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
605 the branch is taken.  For annulled branches with
606 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
607 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
608 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
609 field and printed as @samp{/s}.
611 @findex LABEL_PRESERVE_P
612 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
613 @cindex @code{note} and @samp{/i}
614 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
615 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
616 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
617 code or data not visible to the RTL of a given function.
618 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
619 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
621 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
622 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
623 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
624 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
625 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
626 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
627 a reference to a non-local label.
628 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
630 @findex MEM_IN_STRUCT_P
631 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
632 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
633 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
634 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
635 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
636 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
637 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
638 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
639 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
641 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
642 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
643 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
644 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
645 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
646 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
647 are already in a non-addressable component of an aggregate.
648 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
650 @findex MEM_SCALAR_P
651 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
652 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
653 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
654 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
655 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
656 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
657 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
658 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
659 Both flags should never be simultaneously set.
660 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
662 @findex MEM_VOLATILE_P
663 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
664 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
665 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
666 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
667 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
668 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
669 nonzero for volatile memory references.
670 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
672 @findex MEM_NOTRAP_P
673 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
674 @cindex @code{call}, in @code{mem}
675 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
676 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
677 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
679 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
680 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
681 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
682 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
683 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
684 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
685 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
686 @samp{/i}.
688 @findex REG_POINTER
689 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
690 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
691 @item REG_POINTER (@var{x})
692 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
693 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
695 @findex REG_USERVAR_P
696 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
697 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
698 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
699 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
700 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
701 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
702 @samp{/v}.
704 The same hard register may be used also for collecting the values of
705 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
706 in this kind of use.
708 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
709 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
710 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
711 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
712 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
713 @cindex @code{set} and @samp{/f}
714 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
715 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
716 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
717 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
718 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
719 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
720 register to use in place of the frame pointer.
721 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
723 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
724 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
725 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
726 register is used that is near enough to the register save area, and the
727 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
728 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
729 instruction that sets this temporary register must be marked as
730 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
732 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
733 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
734 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
735 instruction.  This note should contain a simple expression of the
736 computation performed by this instruction, i.e., one that
737 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
739 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
740 prologues.
742 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
743 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
744 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/i}
745 @cindex @code{barrier} and @samp{/i}
746 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
747 @cindex @code{insn_list} and @samp{/i}
748 @cindex @code{const} and @samp{/i}
749 @cindex @code{note} and @samp{/i}
750 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, and @code{note}
751 @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, or @code{note} if it
752 resulted from an in-line function call.
753 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
755 @findex MEM_READONLY_P
756 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
757 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
758 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
759 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
761 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
762 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
763 example of the later is a shared library's global offset table.  This
764 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
765 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
766 application, this memory will never be subsequently modified.
768 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
770 @findex SCHED_GROUP_P
771 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
772 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
773 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
774 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
775 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
776 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
777 @code{jump_insn}, indicates that the
778 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
779 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
780 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
781 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
782 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
784 @findex SET_IS_RETURN_P
785 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
786 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
787 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
788 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
789 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
791 @findex SIBLING_CALL_P
792 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
793 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
794 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
795 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
796 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
798 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
799 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
800 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
801 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
802 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
803 string constant pool.
804 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
806 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
807 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
808 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
809 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
810 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
811 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
812 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
813 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
814 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
815 Stored in the @code{unchanging}
816 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
817 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
818 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
820 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
821 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
822 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
823 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
824 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
825 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
826 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
827 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
828 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
829 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
831 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
832 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
833 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
834 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
835 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
836 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
837 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
838 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
839 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
840 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
841 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
842 printed as @samp{/s}.
844 @findex SYMBOL_REF_USED
845 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
846 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
847 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
848 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
849 once.  Stored in the @code{used} field.
851 @findex SYMBOL_REF_WEAK
852 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
853 @cindex @code{integrated}, in @code{symbol_ref}
854 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
855 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
856 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
858 @findex SYMBOL_REF_FLAG
859 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
860 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
861 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
862 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
863 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
865 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
866 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
867 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
868 @end table
870 These are the fields to which the above macros refer:
872 @table @code
873 @findex call
874 @cindex @samp{/c} in RTL dump
875 @item call
876 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
878 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
880 @findex frame_related
881 @cindex @samp{/f} in RTL dump
882 @item frame_related
883 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
884 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
885 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
886 frame pointer.
888 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
890 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
891 this function's string constant pool.
893 In @code{mem} expressions, 1 means that the reference is to a scalar.
895 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
897 @findex in_struct
898 @cindex @samp{/s} in RTL dump
899 @item in_struct
900 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
901 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
902 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
903 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
904 to determine something about possible cases of aliasing.
906 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
907 contained within the test expression of some loop.
909 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
910 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
912 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
913 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
914 was found.
916 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
917 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
918 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
919 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
921 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
922 dead code.
924 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
925 delay slot of a branch,
926 1 means that this insn is from the target of the branch.
928 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
929 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
931 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
933 @findex integrated
934 @cindex @samp{/i} in RTL dump
935 @item integrated
936 In an @code{insn}, @code{insn_list}, or @code{const}, 1 means the RTL was
937 produced by procedure integration.
939 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
940 the value to be returned by the current function.  On
941 machines that pass parameters in registers, the same register number
942 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
943 uses.
945 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
947 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
949 @findex jump
950 @cindex @samp{/j} in RTL dump
951 @item jump
952 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
953 mem unchanged when we access a component.
955 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
957 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
959 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
961 @findex unchanging
962 @cindex @samp{/u} in RTL dump
963 @item unchanging
964 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
965 that the value of the expression never changes.
967 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
968 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
970 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
971 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
973 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
974 something in the per-function constant pool.
976 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} of notes,
977 1 means that this instruction is a call to a const or pure function.
979 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
981 @findex used
982 @item used
983 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
984 generation for a function, to count the number of times an expression
985 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
986 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
988 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
989 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
990 renumbered once.
992 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
993 the symbol has already been written.
995 @findex volatil
996 @cindex @samp{/v} in RTL dump
997 @item volatil
998 @cindex volatile memory references
999 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1000 expression, it is 1 if the memory
1001 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1002 reordered or combined.
1004 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1005 purposes.
1007 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1008 0 indicates an internal compiler temporary.
1010 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1012 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1013 to a non-local label.
1015 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1016 @end table
1018 @node Machine Modes
1019 @section Machine Modes
1020 @cindex machine modes
1022 @findex enum machine_mode
1023 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1024 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1025 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1026 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1027 expressions (declarations and types, to be precise).
1029 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1030 expression is written after the expression code with a colon to separate
1031 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1032 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1033 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1034 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1036 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1037 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1039 @table @code
1040 @findex BImode
1041 @item BImode
1042 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1044 @findex QImode
1045 @item QImode
1046 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1048 @findex HImode
1049 @item HImode
1050 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1052 @findex PSImode
1053 @item PSImode
1054 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1055 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1056 this is the right mode to use for pointers.
1058 @findex SImode
1059 @item SImode
1060 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1062 @findex PDImode
1063 @item PDImode
1064 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1065 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1066 this is the right mode to use for certain pointers.
1068 @findex DImode
1069 @item DImode
1070 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1072 @findex TImode
1073 @item TImode
1074 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1076 @findex OImode
1077 @item OImode
1078 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1080 @findex QFmode
1081 @item QFmode
1082 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1083 floating point number.
1085 @findex HFmode
1086 @item HFmode
1087 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1088 point number.
1090 @findex TQFmode
1091 @item TQFmode
1092 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1093 (three byte) floating point number.
1095 @findex SFmode
1096 @item SFmode
1097 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1098 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1099 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1100 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1101 single-precision VAX and IBM types.
1103 @findex DFmode
1104 @item DFmode
1105 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1106 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1107 this is a double-precision IEEE floating point number.
1109 @findex XFmode
1110 @item XFmode
1111 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1112 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1113 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1114 to sixteen; this mode is used for either.
1116 @findex SDmode
1117 @item SDmode
1118 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1119 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1120 point).
1122 @findex DDmode
1123 @item DDmode
1124 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1125 floating point number.
1127 @findex TDmode
1128 @item TDmode
1129 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1130 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1132 @findex TFmode
1133 @item TFmode
1134 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1135 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1136 IEEE quad-precision format.
1138 @findex CCmode
1139 @item CCmode
1140 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1141 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1142 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1143 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1144 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1146 @findex BLKmode
1147 @item BLKmode
1148 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1149 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1150 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1151 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1153 @findex VOIDmode
1154 @item VOIDmode
1155 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1156 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1157 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1158 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1159 the absence of any mode.
1161 @findex QCmode
1162 @findex HCmode
1163 @findex SCmode
1164 @findex DCmode
1165 @findex XCmode
1166 @findex TCmode
1167 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1168 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1169 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1170 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1171 @code{TFmode}, respectively.
1173 @findex CQImode
1174 @findex CHImode
1175 @findex CSImode
1176 @findex CDImode
1177 @findex CTImode
1178 @findex COImode
1179 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1180 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1181 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1182 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1183 respectively.
1184 @end table
1186 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1187 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1188 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1190 The only modes which a machine description @i{must} support are
1191 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1192 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1193 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1194 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1195 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1196 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1197 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1199 @cindex mode classes
1200 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1201 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1202 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1203 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1204 mode classes are:
1206 @table @code
1207 @findex MODE_INT
1208 @item MODE_INT
1209 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1210 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1211 @code{OImode}.
1213 @findex MODE_PARTIAL_INT
1214 @item MODE_PARTIAL_INT
1215 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1216 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1218 @findex MODE_FLOAT
1219 @item MODE_FLOAT
1220 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1221 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1222 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1224 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1225 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1226 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1227 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1229 @findex MODE_COMPLEX_INT
1230 @item MODE_COMPLEX_INT
1231 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1233 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1234 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1235 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1236 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1237 @code{TCmode}.
1239 @findex MODE_FUNCTION
1240 @item MODE_FUNCTION
1241 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1242 (These are not currently implemented).
1244 @findex MODE_CC
1245 @item MODE_CC
1246 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1247 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1248 @xref{Jump Patterns},
1249 also see @ref{Condition Code}.
1251 @findex MODE_RANDOM
1252 @item MODE_RANDOM
1253 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1254 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1255 @code{MODE_RANDOM}.
1256 @end table
1258 Here are some C macros that relate to machine modes:
1260 @table @code
1261 @findex GET_MODE
1262 @item GET_MODE (@var{x})
1263 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1265 @findex PUT_MODE
1266 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1267 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1269 @findex NUM_MACHINE_MODES
1270 @item NUM_MACHINE_MODES
1271 Stands for the number of machine modes available on the target
1272 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1273 machine mode.
1275 @findex GET_MODE_NAME
1276 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1277 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1279 @findex GET_MODE_CLASS
1280 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1281 Returns the mode class of mode @var{m}.
1283 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1284 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1285 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1286 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1288 @findex GET_MODE_SIZE
1289 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1290 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1292 @findex GET_MODE_BITSIZE
1293 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1294 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1296 @findex GET_MODE_MASK
1297 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1298 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1299 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1300 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1302 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1303 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1304 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1306 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1307 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1308 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1309 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1310 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1311 part.
1313 @findex GET_MODE_NUNITS
1314 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1315 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1316 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1318 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1319 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1320 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1321 @end table
1323 @findex byte_mode
1324 @findex word_mode
1325 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1326 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1327 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1328 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1330 @node Constants
1331 @section Constant Expression Types
1332 @cindex RTL constants
1333 @cindex RTL constant expression types
1335 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1337 @table @code
1338 @findex const_int
1339 @item (const_int @var{i})
1340 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1341 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1342 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1344 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1345 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1347 @findex const0_rtx
1348 @findex const1_rtx
1349 @findex const2_rtx
1350 @findex constm1_rtx
1351 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1352 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1353 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1354 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1355 only expression for integer value negative one is found in
1356 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1357 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1358 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1359 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1361 @findex const_true_rtx
1362 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1363 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1364 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1365 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1366 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1367 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1369 @findex const_double
1370 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1371 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1372 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1373 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1374 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1375 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1377 @findex const_vector
1378 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1379 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1380 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1381 the @code{const_int} or @code{const_double} elements.
1383 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1384 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1386 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1387 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1388 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1389 desired.
1391 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1392 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1393 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1394 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1395 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1396 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1397 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1398 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1399 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1400 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1402 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1403 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1404 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1405 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1407 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1408 the number of integers used to store the value depends on the size of
1409 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1410 represent a floating point number, but not precisely in the target
1411 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1412 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1413 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1415 @findex CONST0_RTX
1416 @findex CONST1_RTX
1417 @findex CONST2_RTX
1418 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1419 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1420 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1421 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1422 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1423 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1424 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1425 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1426 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1427 for vector modes.
1429 @findex const_string
1430 @item (const_string @var{str})
1431 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1432 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1433 strings in C are placed in memory.
1435 @findex symbol_ref
1436 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1437 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1438 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1439 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1440 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1441 with @samp{_}.
1443 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1444 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1446 @findex label_ref
1447 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1448 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1449 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1450 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1451 sequence to identify the place where the label should go.
1453 The reason for using a distinct expression type for code label
1454 references is so that jump optimization can distinguish them.
1456 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1457 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1459 @item (const:@var{m} @var{exp})
1460 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1461 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1462 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1463 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1464 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1465 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1467 @var{m} should be @code{Pmode}.
1469 @findex high
1470 @item (high:@var{m} @var{exp})
1471 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1472 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1473 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1474 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1475 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1476 reference a global memory location.
1478 @var{m} should be @code{Pmode}.
1479 @end table
1481 @node Regs and Memory
1482 @section Registers and Memory
1483 @cindex RTL register expressions
1484 @cindex RTL memory expressions
1486 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1487 registers and to main memory.
1489 @table @code
1490 @findex reg
1491 @cindex hard registers
1492 @cindex pseudo registers
1493 @item (reg:@var{m} @var{n})
1494 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1495 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1496 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1497 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1498 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1499 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1500 registers or into memory references.
1502 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1503 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1504 For example, a register may contain a full word but there may be
1505 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1506 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1507 various precisions.
1509 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1510 the mode must always be specified.
1512 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1513 description, since the number of hard registers on the machine is an
1514 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1515 all of the machine registers must be general registers.  All the
1516 machine registers that can be used for storage of data are given
1517 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1518 instructions or can hold only certain types of data.
1520 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1521 function, but each pseudo register is given a natural mode
1522 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1523 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1524 expression is used.
1526 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1527 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1528 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1529 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1530 with the specified one.
1532 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1533 represented by a unique @code{reg} expression.
1535 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1536 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1537 Some pseudo register numbers, those within the range of
1538 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1539 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1540 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1541 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1542 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1544 @table @code
1545 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1546 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1547 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1548 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1549 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1550 registers.
1552 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1553 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1554 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1555 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1556 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1558 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1559 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1560 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1561 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1562 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1563 to the first variable on the stack.
1565 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1566 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1567 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1568 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1569 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1571 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1572 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1573 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1574 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1575 memory desired.
1577 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1578 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1579 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1580 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1582 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1583 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1584 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1585 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1586 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1588 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1589 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1590 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1591 @end table
1593 @findex subreg
1594 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1595 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1596 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1597 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1599 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1600 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1601 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1602 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1603 such a case, @var{bytenum} is zero.
1605 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1606 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1607 are in @var{m}.
1609 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1610 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1611 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1612 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1613 that paradoxical references are only made to hard registers.
1615 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1616 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1617 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1618 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1619 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1620 @var{bytenum} offset that says which register.
1622 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1623 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1624 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1625 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1626 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1628 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1629 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1630 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1631 it is part of the least significant word.
1633 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1634 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1635 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1636 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1638 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1639 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1640 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1641 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1642 they had the same endianness as integer values.  This works because
1643 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1644 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1645 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1647 @cindex combiner pass
1648 @cindex reload pass
1649 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1650 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1651 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1652 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1653 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1654 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1655 which replaced a pseudo register.
1657 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1658 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1659 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1660 floating value.
1662 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1663 hard register when less registers can hold the value than would be
1664 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1665 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1666 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 4)}
1667 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1668 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1669 expressions such as these from being formed.
1671 @findex SUBREG_REG
1672 @findex SUBREG_BYTE
1673 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1674 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1675 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1677 @findex scratch
1678 @cindex scratch operands
1679 @item (scratch:@var{m})
1680 This represents a scratch register that will be required for the
1681 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1682 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1683 the reload pass.
1685 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1686 (@pxref{Side Effects}).
1688 @findex cc0
1689 @cindex condition code register
1690 @item (cc0)
1691 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1692 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1694 @itemize @bullet
1695 @item
1696 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1697 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1699 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1700 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1701 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1702 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1704 @item
1705 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1706 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1707 which comparison instructions must specify the condition to test.
1709 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1710 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1711 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1712 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1713 @end itemize
1715 @findex cc0_rtx
1716 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1717 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1718 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1720 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1721 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1722 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1723 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1724 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1725 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1726 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1727 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1729 On some machines, the condition code register is given a register number
1730 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1731 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1732 condition code.  Other machines store condition codes in general
1733 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1735 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
1736 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1737 condition code.  This is best handled by normally generating the
1738 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1739 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1740 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1741 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1743 @findex pc
1744 @item (pc)
1745 @cindex program counter
1746 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1747 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1748 certain specific contexts in jump instructions.
1750 @findex pc_rtx
1751 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1752 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1753 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1755 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1756 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1758 @findex mem
1759 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1760 This RTX represents a reference to main memory at an address
1761 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1762 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1763 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1764 reference the same memory address.
1766 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
1767 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
1768 stack deallocation patterns.
1770 @findex addressof
1771 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1772 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1773 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1774 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1775 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1776 expression for the address of its stack slot.
1777 @end table
1779 @node Arithmetic
1780 @section RTL Expressions for Arithmetic
1781 @cindex arithmetic, in RTL
1782 @cindex math, in RTL
1783 @cindex RTL expressions for arithmetic
1785 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1786 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1787 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1788 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1790 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1791 second operand.
1793 @table @code
1794 @findex plus
1795 @findex ss_plus
1796 @findex us_plus
1797 @cindex RTL sum
1798 @cindex RTL addition
1799 @cindex RTL addition with signed saturation
1800 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1801 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1802 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1803 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1805 These three expressions all represent the sum of the values
1806 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
1807 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
1808 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
1809 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
1810 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
1812 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
1814 @findex lo_sum
1815 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1817 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
1818 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
1819 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
1820 to reference a global memory location.
1822 The number of low order bits is machine-dependent but is
1823 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
1824 bits set by @code{high}.
1826 @var{m} should be @code{Pmode}.
1828 @findex minus
1829 @findex ss_minus
1830 @findex us_minus
1831 @cindex RTL difference
1832 @cindex RTL subtraction
1833 @cindex RTL subtraction with signed saturation
1834 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
1835 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1836 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1837 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1839 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
1840 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
1841 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
1843 @findex compare
1844 @cindex RTL comparison
1845 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1846 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1847 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1848 infinite precision.
1850 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1851 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1852 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1853 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1854 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1855 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1857 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1858 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1859 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1860 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1861 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1862 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1863 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1864 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1865 this information.
1867 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1868 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1869 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1870 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1871 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1872 be @code{VOIDmode}.
1874 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1875 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1877 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1878 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1879 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1880 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1881 still known.
1883 @findex neg
1884 @findex ss_neg
1885 @cindex negation
1886 @cindex negation with signed saturation
1887 @item (neg:@var{m} @var{x})
1888 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
1889 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
1890 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
1891 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
1892 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
1893 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
1894 ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum or minimum
1895 representable value.
1897 @findex mult
1898 @cindex multiplication
1899 @cindex product
1900 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1901 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1902 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1904 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1905 than the operands.  Write the pattern for this as
1907 @smallexample
1908 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1909 @end smallexample
1911 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1912 not be the same.
1914 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1915 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1917 @findex div
1918 @cindex division
1919 @cindex signed division
1920 @cindex quotient
1921 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1922 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1923 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1924 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1925 quotient.
1927 Some machines have division instructions in which the operands and
1928 quotient widths are not all the same; you should represent
1929 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1931 @smallexample
1932 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1933 @end smallexample
1935 @findex udiv
1936 @cindex unsigned division
1937 @cindex division
1938 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1939 Like @code{div} but represents unsigned division.
1941 @findex mod
1942 @findex umod
1943 @cindex remainder
1944 @cindex division
1945 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1946 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1947 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1948 the quotient.
1950 @findex smin
1951 @findex smax
1952 @cindex signed minimum
1953 @cindex signed maximum
1954 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1955 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1956 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1957 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
1958 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
1959 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
1960 is returned as the result.
1962 @findex umin
1963 @findex umax
1964 @cindex unsigned minimum and maximum
1965 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1966 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1967 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1968 integers.
1970 @findex not
1971 @cindex complement, bitwise
1972 @cindex bitwise complement
1973 @item (not:@var{m} @var{x})
1974 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1975 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1977 @findex and
1978 @cindex logical-and, bitwise
1979 @cindex bitwise logical-and
1980 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1981 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1982 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1983 a fixed-point machine mode.
1985 @findex ior
1986 @cindex inclusive-or, bitwise
1987 @cindex bitwise inclusive-or
1988 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1989 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1990 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1991 fixed-point mode.
1993 @findex xor
1994 @cindex exclusive-or, bitwise
1995 @cindex bitwise exclusive-or
1996 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1997 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1998 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1999 fixed-point mode.
2001 @findex ashift
2002 @findex ss_ashift
2003 @cindex left shift
2004 @cindex shift
2005 @cindex arithmetic shift
2006 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2007 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2008 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2009 These two expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2010 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2011 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2012 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} saturates to the minimum
2013 or maximum representable value if any of the bits shifted out differs from the
2014 final sign bit.
2016 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2017 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2018 mode is determined by the mode called for in the machine description
2019 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2020 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2022 @findex lshiftrt
2023 @cindex right shift
2024 @findex ashiftrt
2025 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2026 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2027 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2028 these two operations are distinct.
2030 @findex rotate
2031 @cindex rotate
2032 @cindex left rotate
2033 @findex rotatert
2034 @cindex right rotate
2035 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2036 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2037 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2038 use @code{rotate}.
2040 @findex abs
2041 @cindex absolute value
2042 @item (abs:@var{m} @var{x})
2043 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2045 @findex sqrt
2046 @cindex square root
2047 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2048 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2049 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2051 @findex ffs
2052 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2053 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2054 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2055 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
2056 depending on the target machine, various mode combinations may be
2057 valid.
2059 @findex clz
2060 @item (clz:@var{m} @var{x})
2061 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2062 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2063 If @var{x} is zero, the value is determined by
2064 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Note that this is one of
2065 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2066 @var{x} will usually be an integer mode.
2068 @findex ctz
2069 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2070 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2071 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2072 If @var{x} is zero, the value is determined by
2073 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Except for this case,
2074 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2075 @var{x} will usually be an integer mode.
2077 @findex popcount
2078 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2079 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2080 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2082 @findex parity
2083 @item (parity:@var{m} @var{x})
2084 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2085 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2086 mode.
2088 @findex bswap
2089 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2090 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2091 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2092 @end table
2094 @node Comparisons
2095 @section Comparison Operations
2096 @cindex RTL comparison operations
2098 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2099 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2100 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2101 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2102 whose results have a `MODE_INT' mode,
2103 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2104 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2105 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2106 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2107 that return vector results.
2108 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2109 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2110 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2111 @code{VOIDmode}.
2113 @cindex condition codes
2114 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2115 comparison operators may be used to compare the condition codes
2116 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2117 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2118 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2119 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2120 code; only @code{note} insns may separate them.
2122 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2123 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2124 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2125 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2126 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2127 constant folding.
2129 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2130 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2131 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2132 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2133 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2134 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2136 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2137 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2138 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2139 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2140 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2141 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2143 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2144 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2146 @table @code
2147 @findex eq
2148 @cindex equal
2149 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2150 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2151 are equal, otherwise 0.
2153 @findex ne
2154 @cindex not equal
2155 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2156 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2157 are not equal, otherwise 0.
2159 @findex gt
2160 @cindex greater than
2161 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2162 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2163 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2165 @findex gtu
2166 @cindex greater than
2167 @cindex unsigned greater than
2168 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2169 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2171 @findex lt
2172 @cindex less than
2173 @findex ltu
2174 @cindex unsigned less than
2175 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2176 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2177 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2179 @findex ge
2180 @cindex greater than
2181 @findex geu
2182 @cindex unsigned greater than
2183 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2184 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2185 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2187 @findex le
2188 @cindex less than or equal
2189 @findex leu
2190 @cindex unsigned less than
2191 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2192 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2193 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2195 @findex if_then_else
2196 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2197 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2198 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2199 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2200 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2201 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2203 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2204 to express conditional jumps.
2206 @findex cond
2207 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2208 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2209 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2210 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2211 none of the tests are nonzero expressions.
2213 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2214 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2215 @end table
2217 @node Bit-Fields
2218 @section Bit-Fields
2219 @cindex bit-fields
2221 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2223 @table @code
2224 @findex sign_extract
2225 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2226 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2227 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2228 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2229 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2230 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2231 @var{pos} counts from.
2233 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2234 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2235 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2236 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2237 which is the default if none is specified.
2239 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2240 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2242 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2243 @var{loc} if it were a register.
2245 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2246 in RTL.
2248 @findex zero_extract
2249 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2250 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2251 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2252 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2254 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2255 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2256 insertion of a value into the specified bit-field.
2257 @end table
2259 @node Vector Operations
2260 @section Vector Operations
2261 @cindex vector operations
2263 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2264 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2265 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2266 operations.
2268 @table @code
2269 @findex vec_merge
2270 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2271 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2272 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2273 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2274 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2275 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2276 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2278 @findex vec_select
2279 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2280 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2281 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2282 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2283 number of the source subpart that should be stored into it.
2285 @findex vec_concat
2286 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2287 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2288 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2289 the two inputs.
2291 @findex vec_duplicate
2292 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2293 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2294 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2295 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2296 of the number of input parts.
2298 @end table
2300 @node Conversions
2301 @section Conversions
2302 @cindex conversions
2303 @cindex machine mode conversions
2305 All conversions between machine modes must be represented by
2306 explicit conversion operations.  For example, an expression
2307 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2308 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2309 operation requires two operands of the same machine mode.
2310 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2311 operation, as in
2313 @smallexample
2314 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2315 @end smallexample
2317 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2318 may be more than one way of converting from a given starting mode
2319 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2320 to do it.
2322 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2323 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2324 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2325 must be placed into a register.
2327 @table @code
2328 @findex sign_extend
2329 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2330 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2331 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2332 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2334 @findex zero_extend
2335 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2336 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2337 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2338 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2340 @findex float_extend
2341 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2342 Represents the result of extending the value @var{x}
2343 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2344 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2346 @findex truncate
2347 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2348 Represents the result of truncating the value @var{x}
2349 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2350 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2352 @findex ss_truncate
2353 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2354 Represents the result of truncating the value @var{x}
2355 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2356 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2357 modes.
2359 @findex us_truncate
2360 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2361 Represents the result of truncating the value @var{x}
2362 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2363 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2364 modes.
2366 @findex float_truncate
2367 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2368 Represents the result of truncating the value @var{x}
2369 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2370 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2372 @findex float
2373 @item (float:@var{m} @var{x})
2374 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2375 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2377 @findex unsigned_float
2378 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2379 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2380 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2382 @findex fix
2383 @item (fix:@var{m} @var{x})
2384 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2385 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2386 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2387 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2389 @findex unsigned_fix
2390 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2391 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2392 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2393 is not specified.
2395 @findex fix
2396 @item (fix:@var{m} @var{x})
2397 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2398 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2399 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2400 towards zero.
2401 @end table
2403 @node RTL Declarations
2404 @section Declarations
2405 @cindex RTL declarations
2406 @cindex declarations, RTL
2408 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2409 but rather state assertions about their operands.
2411 @table @code
2412 @findex strict_low_part
2413 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2414 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2415 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2416 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2417 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2419 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2420 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2421 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2422 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2423 register when @var{m} is less than a word.
2424 @end table
2426 @node Side Effects
2427 @section Side Effect Expressions
2428 @cindex RTL side effect expressions
2430 The expression codes described so far represent values, not actions.
2431 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2432 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2433 expression codes are used to represent side effects.
2435 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2436 the codes described above, which represent values, appear only as
2437 the operands of these.
2439 @table @code
2440 @findex set
2441 @item (set @var{lval} @var{x})
2442 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2443 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2444 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2445 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2446 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2448 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2449 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2451 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2452 width of the register, then it means that the part of the register
2453 specified by the machine mode is given the specified value and the
2454 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2455 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2456 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2457 an undefined way.
2459 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2460 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2461 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2463 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2464 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2465 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2466 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2467 appear in @var{lval}.
2469 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2470 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2471 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2472 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2473 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2474 Use the former expression to save space during the compilation.
2476 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2477 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2478 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2479 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2480 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2481 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2482 is also passed partly in memory.
2484 @cindex jump instructions and @code{set}
2485 @cindex @code{if_then_else} usage
2486 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2487 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2488 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2489 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2490 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2491 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2492 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2493 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2494 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2495 branch tables.
2497 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2498 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2499 valid for the mode of @var{lval}.
2501 @findex SET_DEST
2502 @findex SET_SRC
2503 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2504 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2506 @findex return
2507 @item (return)
2508 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2509 current function, on machines where this can be done with one
2510 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2511 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2512 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2513 the @code{return} expression code is never used.
2515 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2516 placed in @code{pc} to return to the caller.
2518 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2519 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2521 @findex call
2522 @item (call @var{function} @var{nargs})
2523 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2524 whose address is the address of the function to be called.
2525 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2526 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2527 others, it represents the number of argument registers.
2529 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2530 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2531 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2532 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2533 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2534 addressed.
2536 @findex clobber
2537 @item (clobber @var{x})
2538 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2539 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2540 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2542 One place this is used is in string instructions that store standard
2543 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2544 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2545 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2546 attempt to keep data in them across the string instruction.
2548 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2549 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2550 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2551 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2553 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2554 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2555 default to clobber these registers, so there is no need to use
2556 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2557 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2558 unless the function is declared @code{const}.
2560 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2561 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2562 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2563 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2564 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2566 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2567 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2568 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2569 a combined instruction might require a temporary register while the
2570 constituent instructions might not.
2572 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2573 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2574 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2575 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2576 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2577 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2578 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2579 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2580 there for use as a temporary.
2582 For instructions that require a temporary register, you should use
2583 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2584 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2585 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2586 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2587 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2589 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2590 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2591 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2592 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2594 @findex use
2595 @item (use @var{x})
2596 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2597 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2598 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2599 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2600 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2602 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2603 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2604 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2605 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2606 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2607 of a special control register:
2609 @smallexample
2610 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2611                                        (reg:SI 4)] 0))
2612            (use (reg:SI 1))])
2613 @end smallexample
2615 @noindent
2617 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2618 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2619 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2620 if register 1 changes in between.
2622 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2623 that the register is live.  You should think twice before adding
2624 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2625 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2626 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2627 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2628 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
2629 @samp{call} patterns.
2631 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2632 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2633 before the reload phase exits.
2635 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2636 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2637 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2638 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2639 phase exits.
2641 @findex parallel
2642 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2643 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2644 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2645 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2646 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2647 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2649 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2650 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2651 performed.  For example,
2653 @smallexample
2654 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2655            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2656 @end smallexample
2658 @noindent
2659 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2660 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2661 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2662 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2664 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2665 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2666 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2667 instruction this way:
2669 @smallexample
2670 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2671            (set (pc) (if_then_else
2672                         (eq (cc0) (const_int 0))
2673                         (label_ref @dots{})
2674                         (pc)))])
2675 @end smallexample
2677 @noindent
2678 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2679 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2680 new value that is set by this instruction.
2682 @cindex peephole optimization, RTL representation
2683 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2684 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2685 whose elements are the operands needed to output the resulting
2686 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2687 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2688 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2689 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2690 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2692 @findex cond_exec
2693 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2694 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2695 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2696 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2697 side-effects.
2699 @findex sequence
2700 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2701 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2702 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2703 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2704 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2706 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2707 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2708 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2709 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2710 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2711 @code{sequence} is forgotten.
2713 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2714 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2715 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2716 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2718 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2719 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2720 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2721 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2722 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2723 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2724 @xref{Delay Slots}.
2725 @end table
2727 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2728 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2729 effects as such:
2731 @table @code
2732 @findex asm_input
2733 @item (asm_input @var{s})
2734 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2736 @findex unspec
2737 @findex unspec_volatile
2738 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2739 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2740 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2741 selects between multiple machine-specific operations.
2742 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2743 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2745 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2746 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2748 @findex addr_vec
2749 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2750 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2751 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2752 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2753 @code{Pmode}.
2755 @findex addr_diff_vec
2756 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2757 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2758 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2759 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2760 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2761 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2762 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2763 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2764 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2766 @findex prefetch
2767 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2768 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2769 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2770 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2771 prefetch.
2772 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2773 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2774 targets that do not support locality hints should ignore this.
2776 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2777 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2778 instructions.
2779 @end table
2781 @node Incdec
2782 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2783 @cindex RTL preincrement
2784 @cindex RTL postincrement
2785 @cindex RTL predecrement
2786 @cindex RTL postdecrement
2788 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2790 @table @code
2791 @findex pre_dec
2792 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2793 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2794 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2795 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2796 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2797 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2798 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2799 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2800 example of its use:
2802 @smallexample
2803 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2804 @end smallexample
2806 @noindent
2807 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2808 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2810 @findex pre_inc
2811 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2812 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2814 @findex post_dec
2815 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2816 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2817 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2818 being decremented.
2820 @findex post_inc
2821 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2822 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2824 @findex post_modify
2825 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2827 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2828 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2829 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2830 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2832 The expression @var{y} must be one of three forms:
2833 @table @code
2834 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2835 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2836 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2837 @end table
2838 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2840 Here is an example of its use:
2842 @smallexample
2843 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2844                                           (reg:SI 48))))
2845 @end smallexample
2847 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2848 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2850 @findex pre_modify
2851 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2852 Similar except side effects happen before the use.
2853 @end table
2855 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2856 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2857 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2858 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2859 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2860 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2862 If a register used as the operand of these expressions is used in
2863 another address in an insn, the original value of the register is used.
2864 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2865 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2866 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2867 as ambiguous and disallowed.
2869 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2870 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2871 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2872 done because machines that allow these operations at all typically
2873 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2874 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2875 in the machine description.
2877 @node Assembler
2878 @section Assembler Instructions as Expressions
2879 @cindex assembler instructions in RTL
2881 @cindex @code{asm_operands}, usage
2882 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2883 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2884 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2885 a single output operand, like this:
2887 @smallexample
2888 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2889 @end smallexample
2891 @noindent
2892 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2893 the value that is stored in @code{outputvar}:
2895 @smallexample
2896 (set @var{rtx-for-outputvar}
2897      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2898                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2899                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2900                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2901 @end smallexample
2903 @noindent
2904 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2905 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2906 output operand among the output operands specified, a vector of input
2907 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2908 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2909 @code{*z}.
2911 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2912 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2913 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2914 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2915 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2916 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2918 @node Insns
2919 @section Insns
2920 @cindex insns
2922 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2923 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2924 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2925 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2926 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2927 declarative information.
2929 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2930 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2931 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2932 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2933 these copies will always be identical and will only appear inside a
2934 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2935 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2936 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2937 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2938 always used:
2940 @table @code
2941 @findex INSN_UID
2942 @item INSN_UID (@var{i})
2943 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2945 @findex PREV_INSN
2946 @item PREV_INSN (@var{i})
2947 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2948 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2950 @findex NEXT_INSN
2951 @item NEXT_INSN (@var{i})
2952 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2953 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2954 @end table
2956 @findex get_insns
2957 @findex get_last_insn
2958 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2959 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2960 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2961 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2962 the first insn,
2964 @smallexample
2965 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2966 @end smallexample
2968 @noindent
2969 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2971 @smallexample
2972 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2973 @end smallexample
2975 @noindent
2976 is always true.
2978 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2979 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2980 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2981 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2982 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2983 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2985 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2986 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2987 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2988 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2989 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
2990 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2991 to find the containing @code{sequence} expression.
2993 Every insn has one of the following six expression codes:
2995 @table @code
2996 @findex insn
2997 @item insn
2998 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2999 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3000 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3001 should jump or do function calls.
3003 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3004 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3006 @findex jump_insn
3007 @item jump_insn
3008 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3009 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
3010 there is an instruction to return from the current function, it is
3011 recorded as a @code{jump_insn}.
3013 @findex JUMP_LABEL
3014 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3015 accessed in the same way and in addition contain a field
3016 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3018 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3019 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3020 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3021 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
3022 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
3023 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3025 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3026 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3028 @findex call_insn
3029 @item call_insn
3030 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3031 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3032 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3033 unpredictably.
3035 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3036 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3037 accessed in the same way and in addition contain a field
3038 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3039 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3040 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3041 clobbered by the called function.
3043 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3044 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3045 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3046 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3047 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3048 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3049 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3051 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3052 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3054 @findex code_label
3055 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3056 @item code_label
3057 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3058 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3059 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3060 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3061 labels in the compilation (not just in the current function).
3062 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3063 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3064 the label number.
3066 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3067 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3068 the label, as a number.
3070 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3071 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3073 @findex LABEL_NUSES
3074 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3075 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3076 referenced in the current function.
3078 @findex LABEL_KIND
3079 @findex SET_LABEL_KIND
3080 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3081 @cindex alternate entry points
3082 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3083 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3084 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3085 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3086 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3087 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3088 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3089 same name).
3091 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3092 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3093 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3094 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3095 The only place that cares about the distinction between static, global,
3096 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3097 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3098 @file{final.c}.
3100 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3102 @findex barrier
3103 @item barrier
3104 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3105 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3106 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3107 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3108 They contain no information beyond the three standard fields.
3110 @findex note
3111 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3112 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3113 @item note
3114 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3115 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3116 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3117 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3119 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3120 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3121 that the line came from.  These notes control generation of line
3122 number data in the assembler output.
3124 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3125 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3126 must contain a null pointer):
3128 @table @code
3129 @findex NOTE_INSN_DELETED
3130 @item NOTE_INSN_DELETED
3131 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3132 delete insns by altering them into notes of this kind.
3134 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3135 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3136 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3137 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3138 code jumps to it.
3140 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3141 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3142 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3143 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3144 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3145 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3146 of debugging information.
3148 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3149 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3150 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3151 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3152 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3153 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3154 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3155 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3157 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3158 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3159 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3160 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3161 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3162 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3163 to find loops quickly.
3165 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3166 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3167 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3169 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3170 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3171 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3172 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3173 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3174 invariants.
3176 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3177 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3178 Appears at the start of the function body, after the function
3179 prologue.
3181 @end table
3183 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3184 @end table
3186 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3187 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3188 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3189 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3190 phases use the mode for various purposes.
3192 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3193 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3194 been processed.
3196 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3197 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3198 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3199 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3200 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3202 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3203 and @code{call_insn} insns:
3205 @table @code
3206 @findex PATTERN
3207 @item PATTERN (@var{i})
3208 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3209 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3210 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3211 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3212 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3213 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3214 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3215 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3217 @findex INSN_CODE
3218 @item INSN_CODE (@var{i})
3219 An integer that says which pattern in the machine description matches
3220 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3222 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3223 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3224 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3226 @findex asm_noperands
3227 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3228 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3229 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3230 such insns.
3232 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3233 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3234 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3236 @findex LOG_LINKS
3237 @item LOG_LINKS (@var{i})
3238 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3239 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3240 nor a label may come between the related insns.
3242 @findex REG_NOTES
3243 @item REG_NOTES (@var{i})
3244 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3245 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3246 information pertaining to the registers used in this insn.
3247 @end table
3249 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3250 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3251 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3252 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3253 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3254 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3255 expressions).  Their order is not significant.
3257 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3258 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3259 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3260 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3261 that are used for the first time in this insn.  The instruction
3262 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
3263 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
3264 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
3265 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
3266 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
3267 mode @code{VOIDmode}.
3269 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3270 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3271 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3272 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3273 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3274 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3275 the kind of note.
3277 @findex REG_NOTE_KIND
3278 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3279 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3280 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3281 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3282 @var{newkind}.
3284 Register notes are of three classes: They may say something about an
3285 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3286 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3287 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3289 These register notes annotate inputs to an insn:
3291 @table @code
3292 @findex REG_DEAD
3293 @item REG_DEAD
3294 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3295 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3296 of the program.
3298 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3299 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3300 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3302 @findex REG_UNUSED
3303 @item REG_UNUSED
3304 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3305 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3306 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3307 These two notes are independent; both may be present for the same
3308 register.
3310 @findex REG_INC
3311 @item REG_INC
3312 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3313 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3314 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3315 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3317 @findex REG_NONNEG
3318 @item REG_NONNEG
3319 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3320 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3321 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3323 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3324 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3326 @findex REG_NO_CONFLICT
3327 @item REG_NO_CONFLICT
3328 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
3329 being set by this insn even though it might appear that it does.
3330 In other words, if the destination register and @var{op} could
3331 otherwise be assigned the same register, this insn does not
3332 prevent that assignment.
3334 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
3335 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
3336 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
3337 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
3338 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
3339 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
3340 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
3341 last insns, respectively.
3343 @findex REG_LABEL
3344 @item REG_LABEL
3345 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3346 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
3347 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
3348 be held in a register.  The presence of this note allows jump
3349 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
3350 optimization to build an accurate flow graph.
3352 @findex REG_CROSSING_JUMP
3353 @item REG_CROSSING_JUMP
3354 This insn is an branching instruction (either an unconditional jump or
3355 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3356 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3357 of this note indicates to other optimizations that this this branching
3358 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3359 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3360 into hot and cold sections is turned on.
3362 @findex REG_SETJMP
3363 @item REG_SETJMP 
3364 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3365 related function.
3366 @end table
3368 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3370 @table @code
3371 @findex REG_EQUIV
3372 @findex REG_EQUAL
3373 @item REG_EQUIV
3374 @itemx REG_EQUAL
3375 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3376 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3377 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3378 value which the insn explicitly copies into the register may look
3379 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3380 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3381 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3382 of the @code{subreg} expression.
3384 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3385 the entire function, and could validly be replaced in all its
3386 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3387 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3388 example, when a constant is loaded into a register that is never
3389 assigned any other value, this kind of note is used.
3391 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3392 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3393 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3394 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3395 by the stack slot throughout the function.
3397 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3398 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3399 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3400 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3401 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3402 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3403 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3404 well.  This is used on machines for which the calling convention
3405 allocates stack space for register parameters.  See
3406 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3408 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3409 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3410 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3411 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3412 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3413 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3414 final value.
3416 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3417 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3418 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3419 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3420 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3421 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3422 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3423 insufficient registers are available.
3425 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3426 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3427 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3428 throughout their entire life, which is not detected until later in
3429 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3430 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3431 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3432 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3433 destination register.
3435 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3436 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3437 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3438 @end table
3440 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3441 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3442 the inverse note pointing back to the first insn.
3444 @table @code
3445 @findex REG_RETVAL
3446 @item REG_RETVAL
3447 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3448 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3449 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3450 for the library call).
3452 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3453 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3454 delete such sequences whose results are dead.
3456 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3457 provide the expression being computed by the sequence.
3459 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3460 accurate or useful.
3462 @findex REG_LIBCALL
3463 @item REG_LIBCALL
3464 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3465 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3467 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3468 accurate.
3470 @findex REG_CC_SETTER
3471 @findex REG_CC_USER
3472 @item REG_CC_SETTER
3473 @itemx REG_CC_USER
3474 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3475 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3476 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3477 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3478 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3479 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3480 @code{cc0}.
3481 @end table
3483 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3484 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3485 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3486 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3487 descriptive text.
3489 @table @code
3490 @findex REG_DEP_ANTI
3491 @item REG_DEP_ANTI
3492 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3494 @findex REG_DEP_OUTPUT
3495 @item REG_DEP_OUTPUT
3496 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3497 @end table
3499 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3500 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3501 @code{expr_list}.
3503 @table @code
3504 @findex REG_BR_PROB
3505 @item REG_BR_PROB
3506 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3507 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3508 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3509 probability that the branch will be taken.
3511 @findex REG_BR_PRED
3512 @item REG_BR_PRED
3513 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3514 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3515 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3517 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3518 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3519 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3520 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3521 the pattern is either complex or misleading.
3522 @end table
3524 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3525 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3527 @findex insn_list
3528 @findex expr_list
3529 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3530 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3531 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3532 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3533 ordinary way as an expression.
3535 @node Calls
3536 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3537 @cindex calling functions in RTL
3538 @cindex RTL function-call insns
3539 @cindex function-call insns
3541 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3542 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3543 RTL expression code, @code{call}.
3545 @cindex @code{call} usage
3546 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3548 @smallexample
3549 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3550 @end smallexample
3552 @noindent
3553 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3554 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3555 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3556 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3557 subroutine.
3559 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3560 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3561 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3563 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3564 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3565 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3566 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3568 @smallexample
3569 (set (reg:@var{m} @var{r})
3570      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3571 @end smallexample
3573 @noindent
3574 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3575 appropriate register receives a useful value in this insn.
3577 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3578 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3579 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3580 same RTL form as a call that returns nothing.
3582 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3583 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3584 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3585 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3586 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3587 if the call instruction requires some register other than the stack
3588 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
3589 subexpression should mention that register.
3591 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3592 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3593 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3594 calls, to modify all of memory.
3596 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3597 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3598 function.  Similarly, if registers other than those in
3599 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3600 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3601 indicate which registers.
3603 @node Sharing
3604 @section Structure Sharing Assumptions
3605 @cindex sharing of RTL components
3606 @cindex RTL structure sharing assumptions
3608 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3609 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3610 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3611 object of a certain kind appears in more than one place in the
3612 containing structure.
3614 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3615 objects that describe global variables and external functions,
3616 and a few standard objects such as small integer constants,
3617 no RTL objects are common to two functions.
3619 @itemize @bullet
3620 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3621 @item
3622 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3623 and therefore only a single machine mode.
3625 @cindex symbolic label
3626 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3627 @item
3628 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3629 referring to it.
3631 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3632 @item
3633 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3635 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3636 @item
3637 There is only one @code{pc} expression.
3639 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3640 @item
3641 There is only one @code{cc0} expression.
3643 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3644 @item
3645 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3646 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3648 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3649 @item
3650 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3651 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3653 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3654 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3655 @item
3656 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3657 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3658 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3659 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3661 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3662 @item
3663 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3664 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3665 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3666 variables are occasionally made.
3668 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3669 @item
3670 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3671 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3672 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3673 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3674 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3675 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3676 vector at all.
3678 @item
3679 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3680 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3681 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3682 side-effects on other insns.
3684 @findex unshare_all_rtl
3685 @item
3686 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3687 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3688 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3689 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3691 @findex copy_rtx_if_shared
3692 @item
3693 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3694 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3695 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3696 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3697 @code{unshare_all_rtl}.
3698 @end itemize
3700 @node Reading RTL
3701 @section Reading RTL
3703 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3704 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3705 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3706 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3707 from the machine description.
3709 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3710 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3711 idea is not feasible.
3713 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3714 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3715 does not contain all the information about the program.
3717 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3718 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3719 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3720 is incomplete.