2013-05-30 Ed Smith-Rowland <3dw4rd@verizon.net>
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob8829b0e3493aa001d2100cc7ba30b39d57250174
1 @c Copyright (C) 1988-2013 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @node RTL
6 @chapter RTL Representation
7 @cindex RTL representation
8 @cindex representation of RTL
9 @cindex Register Transfer Language (RTL)
11 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
12 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
13 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
14 algebraic form that describes what the instruction does.
16 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
17 structures that point at other structures, and a textual form that is used
18 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
19 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
21 @menu
22 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
23 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
24 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
25 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
26 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
27 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
28 * Constants::         Expressions with constant values.
29 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
30 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
31 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
32 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
33 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
34 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
35 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
36 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
37 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
38 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
39 * Debug Information:: Expressions representing debugging information.
40 * Insns::             Expression types for entire insns.
41 * Calls::             RTL representation of function call insns.
42 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
43 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
44 @end menu
46 @node RTL Objects
47 @section RTL Object Types
48 @cindex RTL object types
50 @cindex RTL integers
51 @cindex RTL strings
52 @cindex RTL vectors
53 @cindex RTL expression
54 @cindex RTX (See RTL)
55 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
56 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
57 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
58 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
59 @code{rtx}.
61 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
62 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
63 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
66 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
67 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
68 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
69 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
70 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
71 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
72 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74 In a machine description, strings are normally written with double
75 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
76 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
77 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
78 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
79 makes the machine description easier to read.
81 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
82 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
83 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
84 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
85 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
86 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
87 need not escape each quote character with a backslash.
89 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
90 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
91 The written form of a vector consists of square brackets
92 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
93 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
94 null pointers are used instead.
96 @cindex expression codes
97 @cindex codes, RTL expression
98 @findex GET_CODE
99 @findex PUT_CODE
100 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
101 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
102 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
103 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
104 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
105 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107 The expression code determines how many operands the expression contains,
108 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
109 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
110 from its context---from the expression code of the containing expression.
111 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
112 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
113 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
114 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
115 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117 Expressions are written as parentheses containing the name of the
118 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
119 of the expression (separated by spaces).
121 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
122 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
123 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125 @cindex (nil)
126 @cindex nil
127 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
128 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130 @node RTL Classes
131 @section RTL Classes and Formats
132 @cindex RTL classes
133 @cindex classes of RTX codes
134 @cindex RTX codes, classes of
135 @findex GET_RTX_CLASS
137 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
138 which are represented by single characters.  You can determine the class
139 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
140 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
142 @table @code
143 @item RTX_OBJ
144 An RTX code that represents an actual object, such as a register
145 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
146 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
147 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149 @item RTX_CONST_OBJ
150 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
151 included in this class.
153 @item RTX_COMPARE
154 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
155 @code{LT}.
157 @item RTX_COMM_COMPARE
158 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
159 or @code{ORDERED}.
161 @item RTX_UNARY
162 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
163 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
164 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166 @item RTX_COMM_ARITH
167 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
168 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
169 @code{<}.
171 @item RTX_BIN_ARITH
172 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
173 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175 @item RTX_BITFIELD_OPS
176 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
177 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
178 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
179 @xref{Bit-Fields}.
181 @item RTX_TERNARY
182 An RTX code for other three input operations.  Currently only
183 @code{IF_THEN_ELSE},  @code{VEC_MERGE}, @code{SIGN_EXTRACT},
184 @code{ZERO_EXTRACT}, and @code{FMA}.
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_KNOWN_P
411 @item MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})
412 True if the offset of the memory reference from @code{MEM_EXPR} is known.
413 @samp{MEM_OFFSET (@var{x})} provides the offset if so.
415 @findex MEM_OFFSET
416 @item MEM_OFFSET (@var{x})
417 The offset from the start of @code{MEM_EXPR}.  The value is only valid if
418 @samp{MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})} is true.
420 @findex MEM_SIZE_KNOWN_P
421 @item MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})
422 True if the size of the memory reference is known.
423 @samp{MEM_SIZE (@var{x})} provides its size if so.
425 @findex MEM_SIZE
426 @item MEM_SIZE (@var{x})
427 The size in bytes of the memory reference.
428 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
429 the size is implied by the mode.  The value is only valid if
430 @samp{MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})} is true.
432 @findex MEM_ALIGN
433 @item MEM_ALIGN (@var{x})
434 The known alignment in bits of the memory reference.
436 @findex MEM_ADDR_SPACE
437 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
438 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
439 for the generic address space.
440 @end table
442 @item REG
443 @table @code
444 @findex ORIGINAL_REGNO
445 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
446 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
447 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
448 register number.
450 @findex REG_EXPR
451 @item REG_EXPR (@var{x})
452 If this register is known to hold the value of some user-level
453 declaration, this is that tree node.
455 @findex REG_OFFSET
456 @item REG_OFFSET (@var{x})
457 If this register is known to hold the value of some user-level
458 declaration, this is the offset into that logical storage.
459 @end table
461 @item SYMBOL_REF
462 @table @code
463 @findex SYMBOL_REF_DECL
464 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
465 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
466 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
467 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
468 and there is no associated front end symbol table entry.
470 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
471 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
472 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
473 front end symbol table entry.
475 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
476 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
477 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
478 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
480 @findex SYMBOL_REF_DATA
481 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
482 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
483 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
485 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
486 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
487 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
488 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
489 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
491 @table @code
492 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
493 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
494 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
495 Set if the symbol refers to a function.
497 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
498 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
499 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
500 Set if the symbol is local to this ``module''.
501 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
503 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
504 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
505 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
506 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
507 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
509 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
510 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
511 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
512 Set if the symbol is located in the small data section.
513 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
515 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
516 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
517 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
518 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
519 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
520 non-thread-local symbols.
522 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
523 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
524 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
525 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
526 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
528 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
529 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
530 @cindex @option{-fsection-anchors}
531 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
532 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
533 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
534 and that can be used to access nearby members of that block.
535 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
537 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
538 @end table
540 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
541 the target's use.
542 @end table
544 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
545 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
546 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
547 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
548 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
550 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
551 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
552 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
553 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
554 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
555 been given an offset within that block.
556 @end table
558 @node Flags
559 @section Flags in an RTL Expression
560 @cindex flags in RTL expression
562 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
563 that are used in certain types of expression.  Most often they
564 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
566 @table @code
567 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
568 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
569 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
570 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
571 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
572 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
573 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
574 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
575 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
576 perhaps with the help of base registers.
577 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
579 @findex RTL_CONST_CALL_P
580 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
581 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
582 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
583 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
584 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
585 @samp{/u}.
587 @findex RTL_PURE_CALL_P
588 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
589 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
590 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
591 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
592 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
593 @samp{/i}.
595 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
596 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
597 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
598 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
599 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
601 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
602 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
603 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
604 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
605 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
606 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
607 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
608 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
610 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
611 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
612 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
613 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
614 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
615 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
616 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
617 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
618 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
619 printed as @samp{/u}.
621 @findex INSN_DELETED_P
622 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
623 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
624 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
625 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
626 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/v}
627 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
628 @cindex @code{note} and @samp{/v}
629 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{jump_table_data}, @code{barrier}, and @code{note}
630 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
631 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
632 @code{jump_table_data}, @code{barrier}, or @code{note},
633 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
634 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
636 @findex INSN_FROM_TARGET_P
637 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
638 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
639 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
640 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
641 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
642 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
643 slot of a branch, indicates that the insn
644 is from the target of the branch.  If the branch insn has
645 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
646 the branch is taken.  For annulled branches with
647 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
648 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
649 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
650 field and printed as @samp{/s}.
652 @findex LABEL_PRESERVE_P
653 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
654 @cindex @code{note} and @samp{/i}
655 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
656 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
657 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
658 code or data not visible to the RTL of a given function.
659 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
660 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
662 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
663 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
664 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
665 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
666 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
667 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
668 a reference to a non-local label.
669 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
671 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
672 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
673 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
674 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
675 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
676 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
677 are already in a non-addressable component of an aggregate.
678 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
680 @findex MEM_VOLATILE_P
681 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
682 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
683 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
684 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
685 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
686 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
687 nonzero for volatile memory references.
688 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
690 @findex MEM_NOTRAP_P
691 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
692 @cindex @code{call}, in @code{mem}
693 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
694 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
695 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
697 @findex MEM_POINTER
698 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
699 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
700 @item MEM_POINTER (@var{x})
701 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
702 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
704 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
705 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
706 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
707 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
708 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
709 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
710 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
711 @samp{/i}.
713 @findex REG_POINTER
714 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
715 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
716 @item REG_POINTER (@var{x})
717 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
718 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
720 @findex REG_USERVAR_P
721 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
722 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
723 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
724 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
725 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
726 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
727 @samp{/v}.
729 The same hard register may be used also for collecting the values of
730 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
731 in this kind of use.
733 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
734 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
735 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
736 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
737 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
738 @cindex @code{set} and @samp{/f}
739 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
740 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
741 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
742 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
743 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
744 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
745 register to use in place of the frame pointer.
746 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
748 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
749 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
750 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
751 register is used that is near enough to the register save area, and the
752 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
753 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
754 instruction that sets this temporary register must be marked as
755 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
757 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
758 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
759 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
760 instruction.  This note should contain a simple expression of the
761 computation performed by this instruction, i.e., one that
762 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
764 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
765 prologues.
767 @findex MEM_READONLY_P
768 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
769 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
770 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
771 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
773 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
774 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
775 example of the later is a shared library's global offset table.  This
776 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
777 writable, but after control is transferred from the runtime loader to the
778 application, this memory will never be subsequently modified.
780 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
782 @findex SCHED_GROUP_P
783 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
784 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
785 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
786 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/s}
787 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn} and @code{jump_table_data}
788 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
789 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn},
790 @code{jump_insn} or @code{jump_table_data}, indicates that the
791 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
792 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
793 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
794 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
795 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
797 @findex SET_IS_RETURN_P
798 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
799 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
800 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
801 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
802 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
804 @findex SIBLING_CALL_P
805 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
806 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
807 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
808 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
809 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
811 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
812 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
813 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
814 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
815 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
816 string constant pool.
817 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
819 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
820 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
821 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
822 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
823 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
824 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
825 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
826 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
827 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
828 Stored in the @code{unchanging}
829 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
830 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
831 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
833 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
834 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
835 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
836 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
837 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
838 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
839 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
840 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
841 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
842 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
844 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
845 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
846 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
847 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
848 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
849 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
850 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
851 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
852 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
853 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
854 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
855 printed as @samp{/s}.
857 @findex SYMBOL_REF_USED
858 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
859 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
860 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
861 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
862 once.  Stored in the @code{used} field.
864 @findex SYMBOL_REF_WEAK
865 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
866 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
867 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
868 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
869 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
871 @findex SYMBOL_REF_FLAG
872 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
873 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
874 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
875 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
876 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
878 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
879 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
880 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
882 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
883 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
884 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
885 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
886 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
887 No other INSNs will be moved over it.
888 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
889 @end table
891 These are the fields to which the above macros refer:
893 @table @code
894 @findex call
895 @cindex @samp{/c} in RTL dump
896 @item call
897 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
899 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
900 infinite loop.
902 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
904 @findex frame_related
905 @cindex @samp{/f} in RTL dump
906 @item frame_related
907 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
908 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
909 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
910 frame pointer.
912 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
914 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
916 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
917 this function's string constant pool.
919 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
921 @findex in_struct
922 @cindex @samp{/s} in RTL dump
923 @item in_struct
924 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
925 contained within the test expression of some loop.
927 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
928 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
930 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
931 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
932 was found.
934 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
935 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
936 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
937 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
939 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
940 dead code.
942 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
943 delay slot of a branch,
944 1 means that this insn is from the target of the branch.
946 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
947 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
949 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
951 @findex return_val
952 @cindex @samp{/i} in RTL dump
953 @item return_val
954 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
955 the value to be returned by the current function.  On
956 machines that pass parameters in registers, the same register number
957 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
958 uses.
960 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
962 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
964 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
966 @findex jump
967 @cindex @samp{/j} in RTL dump
968 @item jump
969 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
970 mem unchanged when we access a component.
972 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
974 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
976 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
978 @findex unchanging
979 @cindex @samp{/u} in RTL dump
980 @item unchanging
981 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
982 that the value of the expression never changes.
984 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
985 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
987 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
988 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
990 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
991 something in the per-function constant pool.
993 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
994 function.
996 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
998 @findex used
999 @item used
1000 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1001 generation for a function, to count the number of times an expression
1002 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1003 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1005 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1006 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1007 renumbered once.
1009 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1010 the symbol has already been written.
1012 @findex volatil
1013 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1014 @item volatil
1015 @cindex volatile memory references
1016 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1017 expression, it is 1 if the memory
1018 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1019 reordered or combined.
1021 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1022 purposes.
1024 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1025 0 indicates an internal compiler temporary.
1027 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1029 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1030 to a non-local label.
1032 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1033 scheduling barrier.
1035 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1036 @end table
1038 @node Machine Modes
1039 @section Machine Modes
1040 @cindex machine modes
1042 @findex enum machine_mode
1043 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1044 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1045 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1046 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1047 expressions (declarations and types, to be precise).
1049 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1050 expression is written after the expression code with a colon to separate
1051 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1052 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1053 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1054 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1056 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1057 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1059 @table @code
1060 @findex BImode
1061 @item BImode
1062 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1064 @findex QImode
1065 @item QImode
1066 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1068 @findex HImode
1069 @item HImode
1070 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1072 @findex PSImode
1073 @item PSImode
1074 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1075 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1076 this is the right mode to use for pointers.
1078 @findex SImode
1079 @item SImode
1080 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1082 @findex PDImode
1083 @item PDImode
1084 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1085 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1086 this is the right mode to use for certain pointers.
1088 @findex DImode
1089 @item DImode
1090 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1092 @findex TImode
1093 @item TImode
1094 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1096 @findex OImode
1097 @item OImode
1098 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1100 @findex QFmode
1101 @item QFmode
1102 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1103 floating point number.
1105 @findex HFmode
1106 @item HFmode
1107 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1108 point number.
1110 @findex TQFmode
1111 @item TQFmode
1112 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1113 (three byte) floating point number.
1115 @findex SFmode
1116 @item SFmode
1117 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1118 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1119 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1120 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1121 single-precision VAX and IBM types.
1123 @findex DFmode
1124 @item DFmode
1125 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1126 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1127 this is a double-precision IEEE floating point number.
1129 @findex XFmode
1130 @item XFmode
1131 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1132 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1133 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1134 to sixteen; this mode is used for either.
1136 @findex SDmode
1137 @item SDmode
1138 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1139 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1140 point).
1142 @findex DDmode
1143 @item DDmode
1144 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1145 floating point number.
1147 @findex TDmode
1148 @item TDmode
1149 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1150 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1152 @findex TFmode
1153 @item TFmode
1154 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1155 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1156 IEEE quad-precision format.
1158 @findex QQmode
1159 @item QQmode
1160 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1161 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1163 @findex HQmode
1164 @item HQmode
1165 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1166 The default format is ``s.15''.
1168 @findex SQmode
1169 @item SQmode
1170 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1171 The default format is ``s.31''.
1173 @findex DQmode
1174 @item DQmode
1175 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1176 The default format is ``s.63''.
1178 @findex TQmode
1179 @item TQmode
1180 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1181 The default format is ``s.127''.
1183 @findex UQQmode
1184 @item UQQmode
1185 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1186 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1188 @findex UHQmode
1189 @item UHQmode
1190 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1191 number.  The default format is ``.16''.
1193 @findex USQmode
1194 @item USQmode
1195 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1196 number.  The default format is ``.32''.
1198 @findex UDQmode
1199 @item UDQmode
1200 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1201 fractional number.  The default format is ``.64''.
1203 @findex UTQmode
1204 @item UTQmode
1205 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1206 fractional number.  The default format is ``.128''.
1208 @findex HAmode
1209 @item HAmode
1210 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1211 The default format is ``s8.7''.
1213 @findex SAmode
1214 @item SAmode
1215 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1216 The default format is ``s16.15''.
1218 @findex DAmode
1219 @item DAmode
1220 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1221 The default format is ``s32.31''.
1223 @findex TAmode
1224 @item TAmode
1225 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1226 The default format is ``s64.63''.
1228 @findex UHAmode
1229 @item UHAmode
1230 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1231 The default format is ``8.8''.
1233 @findex USAmode
1234 @item USAmode
1235 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1236 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1238 @findex UDAmode
1239 @item UDAmode
1240 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1241 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1243 @findex UTAmode
1244 @item UTAmode
1245 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1246 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1248 @findex CCmode
1249 @item CCmode
1250 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1251 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1252 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1253 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1254 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1256 @findex BLKmode
1257 @item BLKmode
1258 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1259 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1260 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1261 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1263 @findex VOIDmode
1264 @item VOIDmode
1265 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1266 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1267 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1268 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1269 the absence of any mode.
1271 @findex QCmode
1272 @findex HCmode
1273 @findex SCmode
1274 @findex DCmode
1275 @findex XCmode
1276 @findex TCmode
1277 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1278 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1279 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1280 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1281 @code{TFmode}, respectively.
1283 @findex CQImode
1284 @findex CHImode
1285 @findex CSImode
1286 @findex CDImode
1287 @findex CTImode
1288 @findex COImode
1289 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1290 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1291 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1292 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1293 respectively.
1294 @end table
1296 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1297 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1298 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1300 The only modes which a machine description @i{must} support are
1301 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1302 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1303 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1304 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1305 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1306 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1307 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1309 @cindex mode classes
1310 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1311 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1312 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1313 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1314 mode classes are:
1316 @table @code
1317 @findex MODE_INT
1318 @item MODE_INT
1319 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1320 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1321 @code{OImode}.
1323 @findex MODE_PARTIAL_INT
1324 @item MODE_PARTIAL_INT
1325 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1326 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1328 @findex MODE_FLOAT
1329 @item MODE_FLOAT
1330 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1331 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1332 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1334 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1335 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1336 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1337 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1339 @findex MODE_FRACT
1340 @item MODE_FRACT
1341 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1342 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1344 @findex MODE_UFRACT
1345 @item MODE_UFRACT
1346 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1347 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1349 @findex MODE_ACCUM
1350 @item MODE_ACCUM
1351 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1352 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1354 @findex MODE_UACCUM
1355 @item MODE_UACCUM
1356 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1357 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1359 @findex MODE_COMPLEX_INT
1360 @item MODE_COMPLEX_INT
1361 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1363 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1364 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1365 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1366 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1367 @code{TCmode}.
1369 @findex MODE_FUNCTION
1370 @item MODE_FUNCTION
1371 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1372 (These are not currently implemented).
1374 @findex MODE_CC
1375 @item MODE_CC
1376 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1377 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1378 @xref{Jump Patterns},
1379 also see @ref{Condition Code}.
1381 @findex MODE_RANDOM
1382 @item MODE_RANDOM
1383 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1384 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1385 @code{MODE_RANDOM}.
1386 @end table
1388 Here are some C macros that relate to machine modes:
1390 @table @code
1391 @findex GET_MODE
1392 @item GET_MODE (@var{x})
1393 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1395 @findex PUT_MODE
1396 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1397 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1399 @findex NUM_MACHINE_MODES
1400 @item NUM_MACHINE_MODES
1401 Stands for the number of machine modes available on the target
1402 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1403 machine mode.
1405 @findex GET_MODE_NAME
1406 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1407 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1409 @findex GET_MODE_CLASS
1410 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1411 Returns the mode class of mode @var{m}.
1413 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1414 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1415 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1416 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1418 @findex GET_MODE_SIZE
1419 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1420 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1422 @findex GET_MODE_BITSIZE
1423 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1424 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1426 @findex GET_MODE_IBIT
1427 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1428 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1430 @findex GET_MODE_FBIT
1431 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1432 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1434 @findex GET_MODE_MASK
1435 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1436 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1437 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1438 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1440 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1441 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1442 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1444 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1445 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1446 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1447 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1448 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1449 part.
1451 @findex GET_MODE_NUNITS
1452 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1453 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1454 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1456 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1457 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1458 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1459 @end table
1461 The following 4 variables are defined on every target.   They can be
1462 used to allocate buffers that are guaranteed to be large enough to
1463 hold any value that can be represented on the target.   
1465 @table @code
1466 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1467 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1468 The maximum of MAX_BITSIZE_MODE_INT and MAX_BITSIZE_MODE_PARTIAL_INT.
1470 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1471 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1472 The bitsize of the largest mode on the target.   
1473 @end table
1475 @findex byte_mode
1476 @findex word_mode
1477 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1478 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1479 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1480 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1482 @node Constants
1483 @section Constant Expression Types
1484 @cindex RTL constants
1485 @cindex RTL constant expression types
1487 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1489 @table @code
1490 @findex const_int
1491 @item (const_int @var{i})
1492 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1493 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1494 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1496 Constants generated for modes with fewer bits than in
1497 @code{HOST_WIDE_INT} must be sign extended to full width (e.g., with
1498 @code{gen_int_mode}).  For constants for modes with more bits than in
1499 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1500 copies of the top bit.  Note however that values are neither
1501 inherently signed nor inherently unsigned; where necessary, signedness
1502 is determined by the rtl operation instead.
1504 @findex const0_rtx
1505 @findex const1_rtx
1506 @findex const2_rtx
1507 @findex constm1_rtx
1508 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1509 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1510 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1511 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1512 only expression for integer value negative one is found in
1513 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1514 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1515 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1516 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1518 @findex const_true_rtx
1519 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1520 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1521 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1522 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1523 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1524 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1526 @findex const_double
1527 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1528 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1529 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1530 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1531 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1532 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.  For integral values
1533 constants for modes with more bits than twice the number in
1534 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1535 copies of the top bit of @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.  Note however that
1536 integral values are neither inherently signed nor inherently unsigned;
1537 where necessary, signedness is determined by the rtl operation
1538 instead.
1540 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1541 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1542 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1543 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1545 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1546 the number of integers used to store the value depends on the size of
1547 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1548 represent a floating point number, but not precisely in the target
1549 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1550 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1551 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1553 @findex const_fixed
1554 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1555 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1556 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1557 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1558 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1559 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1561 @findex const_vector
1562 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1563 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1564 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1565 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1567 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1568 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1570 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1571 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1572 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1573 desired.
1575 @findex const_string
1576 @item (const_string @var{str})
1577 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1578 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1579 strings in C are placed in memory.
1581 @findex symbol_ref
1582 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1583 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1584 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1585 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1586 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1587 with @samp{_}.
1589 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1590 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1592 @findex label_ref
1593 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1594 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1595 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1596 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1597 sequence to identify the place where the label should go.
1599 The reason for using a distinct expression type for code label
1600 references is so that jump optimization can distinguish them.
1602 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1603 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1605 @findex const
1606 @item (const:@var{m} @var{exp})
1607 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1608 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1609 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1610 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1611 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1612 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1614 @var{m} should be @code{Pmode}.
1616 @findex high
1617 @item (high:@var{m} @var{exp})
1618 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1619 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1620 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1621 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1622 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1623 reference a global memory location.
1625 @var{m} should be @code{Pmode}.
1626 @end table
1628 @findex CONST0_RTX
1629 @findex CONST1_RTX
1630 @findex CONST2_RTX
1631 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1632 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1633 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1634 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1635 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1636 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1637 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1638 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1639 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1640 for vector modes.
1642 @node Regs and Memory
1643 @section Registers and Memory
1644 @cindex RTL register expressions
1645 @cindex RTL memory expressions
1647 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1648 registers and to main memory.
1650 @table @code
1651 @findex reg
1652 @cindex hard registers
1653 @cindex pseudo registers
1654 @item (reg:@var{m} @var{n})
1655 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1656 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1657 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1658 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1659 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1660 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1661 registers or into memory references.
1663 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1664 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1665 For example, a register may contain a full word but there may be
1666 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1667 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1668 various precisions.
1670 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1671 the mode must always be specified.
1673 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1674 description, since the number of hard registers on the machine is an
1675 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1676 all of the machine registers must be general registers.  All the
1677 machine registers that can be used for storage of data are given
1678 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1679 instructions or can hold only certain types of data.
1681 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1682 function, but each pseudo register is given a natural mode
1683 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1684 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1685 expression is used.
1687 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1688 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1689 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1690 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1691 with the specified one.
1693 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1694 represented by a unique @code{reg} expression.
1696 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1697 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1698 Some pseudo register numbers, those within the range of
1699 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1700 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1701 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1702 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1703 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1705 @table @code
1706 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1707 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1708 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1709 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1710 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1711 registers.
1713 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1714 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1715 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1716 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1717 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1719 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1720 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1721 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1722 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1723 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1724 to the first variable on the stack.
1726 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1727 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1728 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1729 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1730 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1732 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1733 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1734 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1735 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1736 memory desired.
1738 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1739 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1740 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1741 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1743 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1744 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1745 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1746 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1747 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1749 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1750 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1751 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1752 @end table
1754 @findex subreg
1755 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1757 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1758 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1759 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1761 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1762 operate on it in a different mode, the register must be
1763 enclosed in a @code{subreg}.
1765 There are currently three supported types for the first operand of a
1766 @code{subreg}:
1767 @itemize
1768 @item pseudo registers
1769 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1770 @code{reg}s as their first operand.
1772 @item mem
1773 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1774 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1775 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1776 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1777 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1778 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1779 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1780 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1781 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1782 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1783 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1784 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1786 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1787 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1788 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1789 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1790 supported in the future.
1792 @item hard registers
1793 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1794 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1795 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1797 @end itemize
1799 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1800 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1802 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1803 usage and rules:
1805 @table @asis
1806 @item Paradoxical subregs
1807 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1808 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1809 class of @code{subreg} is:
1811 @smallexample
1812 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1813 @end smallexample
1815 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1816 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1817 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1818 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1819 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1820 defined.
1822 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1824 @itemize
1825 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1826 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1827 can control how the high-order bits are defined.
1829 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1830 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1831 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1832 Such subregs usually represent local variables, register variables
1833 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1835 @end itemize
1837 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1838 big-endian targets.
1840 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1842 @smallexample
1843 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1844 @end smallexample
1846 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1847 2 bytes.  A subsequent:
1849 @smallexample
1850 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1851 @end smallexample
1853 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1854 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1855 false.
1857 @item Normal subregs
1858 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1859 expression is called @dfn{normal}.
1861 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1862 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1863 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1864 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1865 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1867 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1868 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1869 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1870 alone.
1872 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1873 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1874 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1875 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1876 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1877 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1879 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1880 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1881 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1882 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1884 @itemize
1885 @item
1886 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1887 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1888 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1889 significant word.
1891 @item
1892 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1893 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1894 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1895 significant byte within a word.
1896 @end itemize
1898 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1899 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1900 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1901 floating point values as if they had the same endianness as integer
1902 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1903 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1904 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1906 Thus,
1908 @smallexample
1909 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1910 @end smallexample
1912 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1914 @smallexample
1915 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1916 @end smallexample
1918 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1919 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1921 @end table
1923 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1924 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1925 number of undefined bits.  For example:
1927 @smallexample
1928 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1929 @end smallexample
1931 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1932 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1933 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1934 two @code{subreg}s:
1936 @smallexample
1937 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1938 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1939 @end smallexample
1941 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1942 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1943 of undefined bits.
1945 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1947 @smallexample
1948 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
1949 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
1950 @end smallexample
1952 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
1953 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
1954 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
1955 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
1957 @smallexample
1958 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
1959 @end smallexample
1961 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
1962 value @samp{(reg:HI 4)}.
1964 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
1965 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
1966 If the semantics are not correct for particular combinations of
1967 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
1968 must ensure that those combinations are never used.  For example:
1970 @smallexample
1971 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
1972 @end smallexample
1974 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
1976 @findex SUBREG_REG
1977 @findex SUBREG_BYTE
1978 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1979 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1980 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1982 It has been several years since a platform in which
1983 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
1984 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
1985 may be confronted with code rot.
1987 @findex scratch
1988 @cindex scratch operands
1989 @item (scratch:@var{m})
1990 This represents a scratch register that will be required for the
1991 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1992 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1993 the reload pass.
1995 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1996 (@pxref{Side Effects}).
1998 @findex cc0
1999 @cindex condition code register
2000 @item (cc0)
2001 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2002 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2004 @itemize @bullet
2005 @item
2006 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2007 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2009 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2010 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2011 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2012 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2014 @item
2015 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2016 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2017 which comparison instructions must specify the condition to test.
2019 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2020 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2021 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2022 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2023 @end itemize
2025 @findex cc0_rtx
2026 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2027 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2028 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2030 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2031 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2032 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2033 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2034 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2035 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2036 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2037 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2039 On some machines, the condition code register is given a register number
2040 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2041 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2042 condition code.  Other machines store condition codes in general
2043 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2045 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2046 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2047 condition code.  This is best handled by normally generating the
2048 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2049 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2050 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2051 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2053 @findex pc
2054 @item (pc)
2055 @cindex program counter
2056 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2057 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2058 certain specific contexts in jump instructions.
2060 @findex pc_rtx
2061 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2062 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2063 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2065 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2066 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2068 @findex mem
2069 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2070 This RTX represents a reference to main memory at an address
2071 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2072 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2073 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2074 reference the same memory address.
2076 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2077 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2078 stack deallocation patterns.
2080 @findex concat
2081 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2082 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2083 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2084 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2085 ordinary insn chain.
2087 @findex concatn
2088 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2089 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2090 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2091 declarations, and not in the insn chain.
2092 @end table
2094 @node Arithmetic
2095 @section RTL Expressions for Arithmetic
2096 @cindex arithmetic, in RTL
2097 @cindex math, in RTL
2098 @cindex RTL expressions for arithmetic
2100 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2101 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2102 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2103 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2105 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2106 second operand.
2108 @table @code
2109 @findex plus
2110 @findex ss_plus
2111 @findex us_plus
2112 @cindex RTL sum
2113 @cindex RTL addition
2114 @cindex RTL addition with signed saturation
2115 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2116 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2117 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2118 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2120 These three expressions all represent the sum of the values
2121 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2122 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2123 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2124 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2125 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2127 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2129 @findex lo_sum
2130 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2132 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2133 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2134 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2135 to reference a global memory location.
2137 The number of low order bits is machine-dependent but is
2138 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2139 bits set by @code{high}.
2141 @var{m} should be @code{Pmode}.
2143 @findex minus
2144 @findex ss_minus
2145 @findex us_minus
2146 @cindex RTL difference
2147 @cindex RTL subtraction
2148 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2149 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2150 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2151 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2152 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2154 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2155 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2156 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2158 @findex compare
2159 @cindex RTL comparison
2160 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2161 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2162 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2163 infinite precision.
2165 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2166 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2167 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2168 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2169 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2170 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2172 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2173 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2174 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2175 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2176 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2177 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2178 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2179 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2180 this information.
2182 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2183 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2184 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2185 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2186 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2187 be @code{VOIDmode}.
2189 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2190 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2192 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2193 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2194 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2195 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2196 still known.
2198 @findex neg
2199 @findex ss_neg
2200 @findex us_neg
2201 @cindex negation
2202 @cindex negation with signed saturation
2203 @cindex negation with unsigned saturation
2204 @item (neg:@var{m} @var{x})
2205 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2206 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2207 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2208 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2209 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2210 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2211 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2212 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2213 maximum or minimum signed or unsigned value.
2215 @findex mult
2216 @findex ss_mult
2217 @findex us_mult
2218 @cindex multiplication
2219 @cindex product
2220 @cindex multiplication with signed saturation
2221 @cindex multiplication with unsigned saturation
2222 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2223 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2224 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2225 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2226 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2227 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2228 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2230 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2231 than the operands.  Write the pattern for this as
2233 @smallexample
2234 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2235 @end smallexample
2237 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2238 not be the same.
2240 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2241 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2243 @findex fma
2244 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2245 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2246 functions that do a combined multiply of @var{x} and @var{y} and then
2247 adding to@var{z} without doing an intermediate rounding step.
2249 @findex div
2250 @findex ss_div
2251 @cindex division
2252 @cindex signed division
2253 @cindex signed division with signed saturation
2254 @cindex quotient
2255 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2256 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2257 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2258 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2259 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2260 quotient.
2261 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2262 or minimum signed value.
2264 Some machines have division instructions in which the operands and
2265 quotient widths are not all the same; you should represent
2266 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2268 @smallexample
2269 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2270 @end smallexample
2272 @findex udiv
2273 @cindex unsigned division
2274 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2275 @cindex division
2276 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2277 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2278 Like @code{div} but represents unsigned division.
2279 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2280 or minimum unsigned value.
2282 @findex mod
2283 @findex umod
2284 @cindex remainder
2285 @cindex division
2286 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2287 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2288 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2289 the quotient.
2291 @findex smin
2292 @findex smax
2293 @cindex signed minimum
2294 @cindex signed maximum
2295 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2296 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2297 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2298 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2299 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2300 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2301 is returned as the result.
2303 @findex umin
2304 @findex umax
2305 @cindex unsigned minimum and maximum
2306 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2307 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2308 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2309 integers.
2311 @findex not
2312 @cindex complement, bitwise
2313 @cindex bitwise complement
2314 @item (not:@var{m} @var{x})
2315 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2316 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2318 @findex and
2319 @cindex logical-and, bitwise
2320 @cindex bitwise logical-and
2321 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2322 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2323 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2324 a fixed-point machine mode.
2326 @findex ior
2327 @cindex inclusive-or, bitwise
2328 @cindex bitwise inclusive-or
2329 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2330 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2331 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2332 fixed-point mode.
2334 @findex xor
2335 @cindex exclusive-or, bitwise
2336 @cindex bitwise exclusive-or
2337 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2338 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2339 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2340 fixed-point mode.
2342 @findex ashift
2343 @findex ss_ashift
2344 @findex us_ashift
2345 @cindex left shift
2346 @cindex shift
2347 @cindex arithmetic shift
2348 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2349 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2350 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2351 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2352 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2353 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2354 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2355 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2356 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2357 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2358 shifted out differs from the final sign bit.
2360 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2361 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2362 mode is determined by the mode called for in the machine description
2363 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2364 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2366 @findex lshiftrt
2367 @cindex right shift
2368 @findex ashiftrt
2369 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2370 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2371 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2372 these two operations are distinct.
2374 @findex rotate
2375 @cindex rotate
2376 @cindex left rotate
2377 @findex rotatert
2378 @cindex right rotate
2379 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2380 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2381 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2382 use @code{rotate}.
2384 @findex abs
2385 @findex ss_abs
2386 @cindex absolute value
2387 @item (abs:@var{m} @var{x})
2388 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2389 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2390 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2391 maximum signed value.
2394 @findex sqrt
2395 @cindex square root
2396 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2397 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2398 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2400 @findex ffs
2401 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2402 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2403 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2404 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2405 or @code{VOIDmode}.
2407 @findex clrsb
2408 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2409 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2410 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2411 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2412 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2413 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2415 @findex clz
2416 @item (clz:@var{m} @var{x})
2417 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2418 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2419 If @var{x} is zero, the value is determined by
2420 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2421 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2422 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2424 @findex ctz
2425 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2426 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2427 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2428 If @var{x} is zero, the value is determined by
2429 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2430 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2431 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2433 @findex popcount
2434 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2435 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2436 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2438 @findex parity
2439 @item (parity:@var{m} @var{x})
2440 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2441 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2442 @code{VOIDmode}.
2444 @findex bswap
2445 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2446 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2447 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2448 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2449 @end table
2451 @node Comparisons
2452 @section Comparison Operations
2453 @cindex RTL comparison operations
2455 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2456 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2457 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2458 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2459 whose results have a `MODE_INT' mode,
2460 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2461 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2462 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2463 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2464 that return vector results.
2465 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2466 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2467 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2468 @code{VOIDmode}.
2470 @cindex condition codes
2471 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2472 comparison operators may be used to compare the condition codes
2473 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2474 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2475 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2476 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2477 code; only @code{note} insns may separate them.
2479 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2480 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2481 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2482 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2483 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2484 constant folding.
2486 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2487 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2488 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2489 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2490 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2491 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2493 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2494 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2495 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2496 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2497 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2498 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2500 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2501 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2503 @table @code
2504 @findex eq
2505 @cindex equal
2506 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2507 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2508 are equal, otherwise 0.
2510 @findex ne
2511 @cindex not equal
2512 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2513 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2514 are not equal, otherwise 0.
2516 @findex gt
2517 @cindex greater than
2518 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2519 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2520 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2522 @findex gtu
2523 @cindex greater than
2524 @cindex unsigned greater than
2525 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2526 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2528 @findex lt
2529 @cindex less than
2530 @findex ltu
2531 @cindex unsigned less than
2532 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2533 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2534 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2536 @findex ge
2537 @cindex greater than
2538 @findex geu
2539 @cindex unsigned greater than
2540 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2541 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2542 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2544 @findex le
2545 @cindex less than or equal
2546 @findex leu
2547 @cindex unsigned less than
2548 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2549 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2550 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2552 @findex if_then_else
2553 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2554 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2555 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2556 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2557 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2558 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2560 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2561 to express conditional jumps.
2563 @findex cond
2564 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2565 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2566 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2567 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2568 none of the tests are nonzero expressions.
2570 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2571 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2572 @end table
2574 @node Bit-Fields
2575 @section Bit-Fields
2576 @cindex bit-fields
2578 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2580 @table @code
2581 @findex sign_extract
2582 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2583 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2584 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2585 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2586 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2587 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2588 @var{pos} counts from.
2590 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2591 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2592 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2593 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2594 which is the default if none is specified.
2596 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2597 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2599 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2600 @var{loc} if it were a register.
2602 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2603 in RTL.
2605 @findex zero_extract
2606 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2607 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2608 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2609 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2611 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2612 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2613 insertion of a value into the specified bit-field.
2614 @end table
2616 @node Vector Operations
2617 @section Vector Operations
2618 @cindex vector operations
2620 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2621 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2622 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2623 operations.
2625 @table @code
2626 @findex vec_merge
2627 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2628 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2629 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2630 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2631 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2632 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2633 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2635 @findex vec_select
2636 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2637 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2638 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2639 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2640 number of the source subpart that should be stored into it.
2641 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2642 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2643 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2645 @findex vec_concat
2646 @item (vec_concat:@var{m} @var{x1} @var{x2})
2647 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2648 vectors or scalars @var{x1} and @var{x2}; its length is the sum of the
2649 lengths of the two inputs.
2651 @findex vec_duplicate
2652 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{x})
2653 This operation converts a scalar into a vector or a small vector into a
2654 larger one by duplicating the input values.  The output vector mode must have
2655 the same submodes as the input vector mode or the scalar modes, and the
2656 number of output parts must be an integer multiple of the number of input
2657 parts.
2659 @end table
2661 @node Conversions
2662 @section Conversions
2663 @cindex conversions
2664 @cindex machine mode conversions
2666 All conversions between machine modes must be represented by
2667 explicit conversion operations.  For example, an expression
2668 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2669 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2670 operation requires two operands of the same machine mode.
2671 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2672 operation, as in
2674 @smallexample
2675 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2676 @end smallexample
2678 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2679 may be more than one way of converting from a given starting mode
2680 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2681 to do it.
2683 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2684 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2685 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2686 must be placed into a register.
2688 @table @code
2689 @findex sign_extend
2690 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2691 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2692 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2693 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2695 @findex zero_extend
2696 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2697 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2698 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2699 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2701 @findex float_extend
2702 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2703 Represents the result of extending the value @var{x}
2704 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2705 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2707 @findex truncate
2708 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2709 Represents the result of truncating the value @var{x}
2710 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2711 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2713 @findex ss_truncate
2714 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2715 Represents the result of truncating the value @var{x}
2716 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2717 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2718 modes.
2720 @findex us_truncate
2721 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2722 Represents the result of truncating the value @var{x}
2723 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2724 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2725 modes.
2727 @findex float_truncate
2728 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2729 Represents the result of truncating the value @var{x}
2730 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2731 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2733 @findex float
2734 @item (float:@var{m} @var{x})
2735 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2736 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2738 @findex unsigned_float
2739 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2740 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2741 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2743 @findex fix
2744 @item (fix:@var{m} @var{x})
2745 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2746 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2747 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2748 towards zero.
2750 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2751 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2752 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2753 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2755 @findex unsigned_fix
2756 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2757 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2758 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2759 is not specified.
2761 @findex fract_convert
2762 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2763 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2764 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2765 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2766 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2767 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2768 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2770 @findex sat_fract
2771 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2772 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2773 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2774 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2775 fixed-point mode @var{m}.
2776 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2777 maximum or the minimum.
2779 @findex unsigned_fract_convert
2780 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2781 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2782 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2783 fixed-point mode @var{m}.
2784 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2786 @findex unsigned_sat_fract
2787 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2788 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2789 fixed-point mode @var{m}.
2790 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2791 maximum or the minimum.
2792 @end table
2794 @node RTL Declarations
2795 @section Declarations
2796 @cindex RTL declarations
2797 @cindex declarations, RTL
2799 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2800 but rather state assertions about their operands.
2802 @table @code
2803 @findex strict_low_part
2804 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2805 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2806 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2807 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2808 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2810 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2811 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2812 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2813 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2814 register when @var{m} is less than a word.
2815 @end table
2817 @node Side Effects
2818 @section Side Effect Expressions
2819 @cindex RTL side effect expressions
2821 The expression codes described so far represent values, not actions.
2822 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2823 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2824 expression codes are used to represent side effects.
2826 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2827 the codes described above, which represent values, appear only as
2828 the operands of these.
2830 @table @code
2831 @findex set
2832 @item (set @var{lval} @var{x})
2833 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2834 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2835 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2836 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2837 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2839 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2840 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2842 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2843 width of the register, then it means that the part of the register
2844 specified by the machine mode is given the specified value and the
2845 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2846 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2847 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2848 an undefined way.
2850 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2851 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2852 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2854 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2855 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2856 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2857 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2858 appear in @var{lval}.
2860 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2861 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2862 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2863 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2864 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2865 Use the former expression to save space during the compilation.
2867 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2868 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2869 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2870 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2871 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2872 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2873 is also passed partly in memory.
2875 @cindex jump instructions and @code{set}
2876 @cindex @code{if_then_else} usage
2877 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2878 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2879 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2880 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2881 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2882 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2883 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2884 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2885 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2886 branch tables.
2888 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2889 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2890 valid for the mode of @var{lval}.
2892 @findex SET_DEST
2893 @findex SET_SRC
2894 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2895 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2897 @findex return
2898 @item (return)
2899 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2900 current function, on machines where this can be done with one
2901 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2902 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2903 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2904 the @code{return} expression code is never used.
2906 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2907 placed in @code{pc} to return to the caller.
2909 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2910 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2912 @findex simple_return
2913 @item (simple_return)
2914 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
2915 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
2916 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
2917 conditional jumps.
2919 @findex call
2920 @item (call @var{function} @var{nargs})
2921 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2922 whose address is the address of the function to be called.
2923 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2924 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2925 others, it represents the number of argument registers.
2927 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2928 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2929 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2930 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2931 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2932 addressed.
2934 @findex clobber
2935 @item (clobber @var{x})
2936 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2937 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2938 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2940 One place this is used is in string instructions that store standard
2941 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2942 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2943 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2944 attempt to keep data in them across the string instruction.
2946 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2947 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2948 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2949 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2951 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2952 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2953 default to clobber these registers, so there is no need to use
2954 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2955 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2956 unless the function is declared @code{const}.
2958 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2959 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2960 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2961 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2962 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2964 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2965 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2966 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2967 a combined instruction might require a temporary register while the
2968 constituent instructions might not.
2970 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2971 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2972 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2973 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
2974 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
2975 register to the clobber and the input operands if there is an insn
2976 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
2977 the clobber and the hard register is in register classes of the
2978 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
2979 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2980 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2981 there for use as a temporary.
2983 For instructions that require a temporary register, you should use
2984 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2985 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2986 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2987 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2988 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2990 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2991 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2992 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2993 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2995 @findex use
2996 @item (use @var{x})
2997 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2998 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2999 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3000 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3001 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3003 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3004 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3005 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3006 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3007 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3008 of a special control register:
3010 @smallexample
3011 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3012                                        (reg:SI 4)] 0))
3013            (use (reg:SI 1))])
3014 @end smallexample
3016 @noindent
3018 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3019 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3020 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3021 if register 1 changes in between.
3023 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3024 that the register is live.  You should think twice before adding
3025 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3026 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3027 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3028 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3029 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3030 @samp{call} patterns.
3032 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3033 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3034 before the reload phase exits.
3036 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3037 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3038 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3039 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3040 phase exits.
3042 @findex parallel
3043 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3044 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3045 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3046 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3047 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3048 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3050 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3051 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3052 performed.  For example,
3054 @smallexample
3055 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3056            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3057 @end smallexample
3059 @noindent
3060 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3061 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3062 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3063 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3065 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3066 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3067 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3068 instruction this way:
3070 @smallexample
3071 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3072            (set (pc) (if_then_else
3073                         (eq (cc0) (const_int 0))
3074                         (label_ref @dots{})
3075                         (pc)))])
3076 @end smallexample
3078 @noindent
3079 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3080 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3081 new value that is set by this instruction.
3083 @cindex peephole optimization, RTL representation
3084 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3085 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3086 whose elements are the operands needed to output the resulting
3087 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3088 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3089 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
3090 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3091 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3093 @findex cond_exec
3094 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3095 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3096 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3097 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3098 side-effects.
3100 @findex sequence
3101 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3102 Represents a sequence of insns.  If a @code{sequence} appears in the
3103 chain of insns, then each of the @var{insns} that appears in the sequence
3104 must be suitable for appearing in the chain of insns, i.e. must satisfy
3105 the @code{INSN_P} predicate.
3107 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3108 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3109 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3110 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3112 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3113 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3114 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3115 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3116 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3117 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3118 @xref{Delay Slots}.
3120 Some back ends also use @code{sequence} objects for purposes other than
3121 delay-slot groups.  This is not supported in the common parts of the
3122 compiler, which treat such sequences as delay-slot groups.
3124 DWARF2 Call Frame Address (CFA) adjustments are sometimes also expressed
3125 using @code{sequence} objects as the value of a @code{RTX_FRAME_RELATED_P}
3126 note.  This only happens if the CFA adjustments cannot be easily derived
3127 from the pattern of the instruction to which the note is attached.  In
3128 such cases, the value of the note is used instead of best-guesing the
3129 semantics of the instruction.  The back end can attach notes containing
3130 a @code{sequence} of @code{set} patterns that express the effect of the
3131 parent instruction.
3132 @end table
3134 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3135 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3136 effects as such:
3138 @table @code
3139 @findex asm_input
3140 @item (asm_input @var{s})
3141 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3143 @findex unspec
3144 @findex unspec_volatile
3145 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3146 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3147 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3148 selects between multiple machine-specific operations.
3149 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3150 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3152 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3153 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3155 @findex addr_vec
3156 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3157 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3158 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3159 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3160 @code{Pmode}.
3162 @findex addr_diff_vec
3163 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3164 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3165 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3166 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3167 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3168 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3169 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3170 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3171 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3173 @findex prefetch
3174 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3175 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3176 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3177 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3178 prefetch.
3179 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3180 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3181 targets that do not support locality hints should ignore this.
3183 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3184 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3185 instructions.
3186 @end table
3188 @node Incdec
3189 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3190 @cindex RTL preincrement
3191 @cindex RTL postincrement
3192 @cindex RTL predecrement
3193 @cindex RTL postdecrement
3195 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3197 @table @code
3198 @findex pre_dec
3199 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3200 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3201 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3202 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3203 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3204 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3205 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3206 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3207 example of its use:
3209 @smallexample
3210 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3211 @end smallexample
3213 @noindent
3214 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3215 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3217 @findex pre_inc
3218 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3219 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3221 @findex post_dec
3222 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3223 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3224 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3225 being decremented.
3227 @findex post_inc
3228 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3229 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3231 @findex post_modify
3232 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3234 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3235 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3236 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3237 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3239 The expression @var{y} must be one of three forms:
3240 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3241 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3242 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3243 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3245 Here is an example of its use:
3247 @smallexample
3248 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3249                                           (reg:SI 48))))
3250 @end smallexample
3252 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3253 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3255 @findex pre_modify
3256 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3257 Similar except side effects happen before the use.
3258 @end table
3260 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3261 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3262 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3263 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3264 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3265 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3267 If a register used as the operand of these expressions is used in
3268 another address in an insn, the original value of the register is used.
3269 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3270 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3271 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3272 as ambiguous and disallowed.
3274 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3275 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3276 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3277 done because machines that allow these operations at all typically
3278 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3279 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3280 in the machine description.
3282 @node Assembler
3283 @section Assembler Instructions as Expressions
3284 @cindex assembler instructions in RTL
3286 @cindex @code{asm_operands}, usage
3287 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3288 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3289 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3290 a single output operand, like this:
3292 @smallexample
3293 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3294 @end smallexample
3296 @noindent
3297 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3298 the value that is stored in @code{outputvar}:
3300 @smallexample
3301 (set @var{rtx-for-outputvar}
3302      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3303                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3304                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3305                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3306 @end smallexample
3308 @noindent
3309 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3310 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3311 output operand among the output operands specified, a vector of input
3312 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3313 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3314 @code{*z}.
3316 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3317 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3318 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3319 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3320 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3321 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3323 @node Debug Information
3324 @section Variable Location Debug Information in RTL
3325 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3327 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3328 annotations to determine what user variables memory and register
3329 references refer to.
3331 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3332 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3333 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3334 location may vary, it relies on the following types of notes.
3336 @table @code
3337 @findex var_location
3338 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3339 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3340 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3341 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3342 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3343 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3344 indicating whether the variable is known to be initialized or
3345 uninitialized.
3347 @findex debug_expr
3348 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3349 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3350 that points back to it, within value expressions in
3351 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3353 @end table
3355 @node Insns
3356 @section Insns
3357 @cindex insns
3359 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3360 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3361 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3362 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3363 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3364 declarative information.
3366 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3367 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3368 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3369 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3370 these copies will always be identical and will only appear inside a
3371 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3372 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3373 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3374 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3375 always used:
3377 @table @code
3378 @findex INSN_UID
3379 @item INSN_UID (@var{i})
3380 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3382 @findex PREV_INSN
3383 @item PREV_INSN (@var{i})
3384 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3385 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3387 @findex NEXT_INSN
3388 @item NEXT_INSN (@var{i})
3389 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3390 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3391 @end table
3393 @findex get_insns
3394 @findex get_last_insn
3395 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3396 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3397 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3398 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3399 the first insn,
3401 @smallexample
3402 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3403 @end smallexample
3405 @noindent
3406 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3408 @smallexample
3409 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3410 @end smallexample
3412 @noindent
3413 is always true.
3415 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3416 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3417 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3418 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3419 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3420 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3422 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3423 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3424 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3425 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3426 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3427 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3428 to find the containing @code{sequence} expression.
3430 Every insn has one of the following expression codes:
3432 @table @code
3433 @findex insn
3434 @item insn
3435 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3436 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3437 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3438 should jump or do function calls.
3440 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3441 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3443 @findex jump_insn
3444 @item jump_insn
3445 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3446 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3447 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3448 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3449 @code{jump_insn}.
3451 @findex JUMP_LABEL
3452 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3453 accessed in the same way and in addition contain a field
3454 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3456 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3457 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3458 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3459 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3460 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3461 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3462 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3463 insn.
3465 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3466 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3468 @findex call_insn
3469 @item call_insn
3470 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3471 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3472 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3473 unpredictably.
3475 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3476 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3477 accessed in the same way and in addition contain a field
3478 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3479 @code{expr_list} expressions) containing @code{use}, @code{clobber} and
3480 sometimes @code{set} expressions that denote hard registers and
3481 @code{mem}s used or clobbered by the called function.
3483 A @code{mem} generally points to a stack slot in which arguments passed
3484 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3485 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3486 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3487 the stack slot will be mentioned in @code{clobber} and @code{use}
3488 entries; if it's callee-copied, only a @code{use} will appear, and the
3489 @code{mem} may point to addresses that are not stack slots.
3491 Registers occurring inside a @code{clobber} in this list augment
3492 registers specified in @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3493 Basics}).
3495 If the list contains a @code{set} involving two registers, it indicates
3496 that the function returns one of its arguments.  Such a @code{set} may
3497 look like a no-op if the same register holds the argument and the return
3498 value.
3500 @findex code_label
3501 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3502 @item code_label
3503 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3504 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3505 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3506 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3507 labels in the compilation (not just in the current function).
3508 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3509 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3510 the label number.
3512 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3513 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3514 the label, as a number.
3516 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3517 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3519 @findex LABEL_NUSES
3520 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3521 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3522 referenced in the current function.
3524 @findex LABEL_KIND
3525 @findex SET_LABEL_KIND
3526 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3527 @cindex alternate entry points
3528 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3529 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3530 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3531 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3532 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3533 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3534 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3535 same name).
3537 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3538 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3539 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3540 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3541 The only place that cares about the distinction between static, global,
3542 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3543 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3544 @file{final.c}.
3546 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3548 @findex jump_table_data
3549 @item jump_table_data
3550 A @code{jump_table_data} insn is a placeholder for the jump-table data
3551 of a @code{casesi} or @code{tablejump} insn.  They are placed after
3552 a @code{tablejump_p} insn.  A @code{jump_table_data} insn is not part o
3553 a basic blockm but it is associated with the basic block that ends with
3554 the @code{tablejump_p} insn.  The @code{PATTERN} of a @code{jump_table_data}
3555 is always either an @code{addr_vec} or an @code{addr_diff_vec}, and a
3556 @code{jump_table_data} insn is always preceded by a @code{code_label}.
3557 The @code{tablejump_p} insn refers to that @code{code_label} via its
3558 @code{JUMP_LABEL}.
3560 @findex barrier
3561 @item barrier
3562 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3563 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3564 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3565 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3566 They contain no information beyond the three standard fields.
3568 @findex note
3569 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3570 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3571 @item note
3572 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3573 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3574 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3575 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3577 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3578 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3579 that the line came from.  These notes control generation of line
3580 number data in the assembler output.
3582 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3583 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3584 must contain a null pointer):
3586 @table @code
3587 @findex NOTE_INSN_DELETED
3588 @item NOTE_INSN_DELETED
3589 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3590 delete insns by altering them into notes of this kind.
3592 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3593 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3594 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3595 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3596 code jumps to it.
3598 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3599 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3600 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3601 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3602 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3603 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3604 of debugging information.
3606 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3607 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3608 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3609 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3610 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3611 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_EH_HANDLER}
3612 identifies which region is associated with these notes.
3614 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3615 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3616 Appears at the start of the function body, after the function
3617 prologue.
3619 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3620 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3621 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3622 This note is used to generate variable location debugging information.
3623 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3624 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3625 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3626 point in the program up to the next such note for the same user
3627 variable.
3629 @end table
3631 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3633 @findex debug_insn
3634 @findex INSN_VAR_LOCATION
3635 @item debug_insn
3636 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3637 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3638 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3639 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3640 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3641 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3642 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3643 it stands for the value bound to the corresponding
3644 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3646 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3647 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3648 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3649 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3650 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3651 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3652 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3653 be used to compute the value of each user variable at as many points
3654 (ranges, actually) in the program as possible.
3656 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3657 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3658 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3659 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3660 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3661 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3662 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3663 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3664 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3665 point in which the register is modified.
3667 @end table
3669 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3670 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3671 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3672 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3673 phases use the mode for various purposes.
3675 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3676 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3677 been processed.
3679 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3680 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3681 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3682 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3683 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3685 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3686 and @code{call_insn} insns:
3688 @table @code
3689 @findex PATTERN
3690 @item PATTERN (@var{i})
3691 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3692 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3693 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3694 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3695 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3696 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3697 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3698 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3699 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3700 @code{parallel} expression.
3702 @findex INSN_CODE
3703 @item INSN_CODE (@var{i})
3704 An integer that says which pattern in the machine description matches
3705 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3707 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3708 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3709 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3711 @findex asm_noperands
3712 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3713 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3714 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3715 such insns.
3717 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3718 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3719 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3721 @findex LOG_LINKS
3722 @item LOG_LINKS (@var{i})
3723 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3724 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3725 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3726 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3727 Def-use and use-def chains are now preferred.
3729 @findex REG_NOTES
3730 @item REG_NOTES (@var{i})
3731 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3732 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3733 information pertaining to the registers used in this insn.
3734 @end table
3736 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3737 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3738 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3739 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3740 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3741 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3742 expressions).  Their order is not significant.
3744 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3745 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3746 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3747 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3748 that are used for the first time in this insn.
3750 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3751 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3752 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3753 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3754 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3755 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3756 the kind of note.
3758 @findex REG_NOTE_KIND
3759 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3760 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3761 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3762 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3763 @var{newkind}.
3765 Register notes are of three classes: They may say something about an
3766 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3767 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3768 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3770 These register notes annotate inputs to an insn:
3772 @table @code
3773 @findex REG_DEAD
3774 @item REG_DEAD
3775 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3776 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3777 of the program.
3779 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3780 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3781 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3783 @findex REG_UNUSED
3784 @item REG_UNUSED
3785 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3786 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3787 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3788 These two notes are independent; both may be present for the same
3789 register.
3791 @findex REG_INC
3792 @item REG_INC
3793 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3794 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3795 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3796 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3798 @findex REG_NONNEG
3799 @item REG_NONNEG
3800 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3801 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3802 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3804 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3805 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3807 @findex REG_LABEL_OPERAND
3808 @item REG_LABEL_OPERAND
3809 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3810 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3811 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3812 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3813 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3814 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3815 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3817 @findex REG_LABEL_TARGET
3818 @item REG_LABEL_TARGET
3819 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3820 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3821 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3822 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3823 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3824 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3825 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3827 @findex REG_CROSSING_JUMP
3828 @item REG_CROSSING_JUMP
3829 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3830 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3831 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3832 of this note indicates to other optimizations that this branching
3833 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3834 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3835 into hot and cold sections is turned on.
3837 @findex REG_SETJMP
3838 @item REG_SETJMP
3839 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
3840 related function.
3841 @end table
3843 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3845 @table @code
3846 @findex REG_EQUIV
3847 @findex REG_EQUAL
3848 @item REG_EQUIV
3849 @itemx REG_EQUAL
3850 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3851 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3852 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3853 value which the insn explicitly copies into the register may look
3854 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3855 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3856 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3857 of the @code{subreg} expression.
3859 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3860 the entire function, and could validly be replaced in all its
3861 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3862 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3863 example, when a constant is loaded into a register that is never
3864 assigned any other value, this kind of note is used.
3866 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3867 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3868 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3869 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3870 by the stack slot throughout the function.
3872 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3873 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3874 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3875 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3876 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3877 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3878 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3879 well.  This is used on machines for which the calling convention
3880 allocates stack space for register parameters.  See
3881 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3883 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3884 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3885 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3886 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3887 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3888 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3889 final value.
3891 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3892 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3893 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3894 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3895 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3896 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3897 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3898 insufficient registers are available.
3900 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3901 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3902 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3903 throughout their entire life, which is not detected until later in
3904 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3905 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3906 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3907 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3908 destination register.
3910 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3911 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3912 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3913 @end table
3915 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3916 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3917 the inverse note pointing back to the first insn.
3919 @table @code
3920 @findex REG_CC_SETTER
3921 @findex REG_CC_USER
3922 @item REG_CC_SETTER
3923 @itemx REG_CC_USER
3924 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3925 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3926 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3927 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3928 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3929 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3930 @code{cc0}.
3931 @end table
3933 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3934 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3935 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3936 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3937 descriptive text.
3939 @table @code
3940 @findex REG_DEP_TRUE
3941 @item REG_DEP_TRUE
3942 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3944 @findex REG_DEP_OUTPUT
3945 @item REG_DEP_OUTPUT
3946 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3948 @findex REG_DEP_ANTI
3949 @item REG_DEP_ANTI
3950 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3952 @end table
3954 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3955 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3956 @code{expr_list}.
3958 @table @code
3959 @findex REG_BR_PROB
3960 @item REG_BR_PROB
3961 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3962 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3963 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3964 probability that the branch will be taken.
3966 @findex REG_BR_PRED
3967 @item REG_BR_PRED
3968 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3969 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3970 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3972 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3973 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3974 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3975 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3976 the pattern is either complex or misleading.
3977 @end table
3979 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3980 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3982 @findex insn_list
3983 @findex expr_list
3984 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3985 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3986 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3987 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3988 ordinary way as an expression.
3990 @node Calls
3991 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3992 @cindex calling functions in RTL
3993 @cindex RTL function-call insns
3994 @cindex function-call insns
3996 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3997 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3998 RTL expression code, @code{call}.
4000 @cindex @code{call} usage
4001 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4003 @smallexample
4004 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4005 @end smallexample
4007 @noindent
4008 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4009 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4010 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4011 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4012 subroutine.
4014 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4015 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4016 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4018 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4019 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4020 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4021 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4023 @smallexample
4024 (set (reg:@var{m} @var{r})
4025      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4026 @end smallexample
4028 @noindent
4029 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4030 appropriate register receives a useful value in this insn.
4032 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4033 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4034 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4035 same RTL form as a call that returns nothing.
4037 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4038 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4039 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4040 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4041 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4042 if the call instruction requires some register other than the stack
4043 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4044 subexpression should mention that register.
4046 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4047 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4048 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4049 calls, to modify all of memory.
4051 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4052 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4053 function.  Similarly, if registers other than those in
4054 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4055 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4056 indicate which registers.
4058 @node Sharing
4059 @section Structure Sharing Assumptions
4060 @cindex sharing of RTL components
4061 @cindex RTL structure sharing assumptions
4063 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4064 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4065 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4066 object of a certain kind appears in more than one place in the
4067 containing structure.
4069 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4070 objects that describe global variables and external functions,
4071 and a few standard objects such as small integer constants,
4072 no RTL objects are common to two functions.
4074 @itemize @bullet
4075 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4076 @item
4077 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4078 and therefore only a single machine mode.
4080 @cindex symbolic label
4081 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4082 @item
4083 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4084 referring to it.
4086 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4087 @item
4088 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4090 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4091 @item
4092 There is only one @code{pc} expression.
4094 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4095 @item
4096 There is only one @code{cc0} expression.
4098 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4099 @item
4100 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4101 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4103 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4104 @item
4105 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4106 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4108 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4109 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4110 @item
4111 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4112 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4113 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4114 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4116 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4117 @item
4118 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4119 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4120 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4121 variables are occasionally made.
4123 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4124 @item
4125 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4126 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4127 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4128 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4129 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4130 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4131 vector at all.
4133 @item
4134 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4135 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4136 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4137 side-effects on other insns.
4139 @findex unshare_all_rtl
4140 @item
4141 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4142 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4143 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4144 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4146 @findex copy_rtx_if_shared
4147 @item
4148 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4149 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4150 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4151 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4152 @code{unshare_all_rtl}.
4153 @end itemize
4155 @node Reading RTL
4156 @section Reading RTL
4158 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4159 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4160 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4161 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4162 from the machine description.
4164 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4165 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4166 idea is not feasible.
4168 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4169 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4170 does not contain all the information about the program.
4172 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4173 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4174 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4175 is incomplete.