Rebase.
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob9bc16b89317fb9f544ad50b9b4fe61070aff75a2
1 @c Copyright (C) 1988-2014 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 XImode
1101 @item XImode
1102 ``Hexadeca Integer'' (?) mode represents a sixty-four-byte integer.
1104 @findex QFmode
1105 @item QFmode
1106 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1107 floating point number.
1109 @findex HFmode
1110 @item HFmode
1111 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1112 point number.
1114 @findex TQFmode
1115 @item TQFmode
1116 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1117 (three byte) floating point number.
1119 @findex SFmode
1120 @item SFmode
1121 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1122 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1123 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1124 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1125 single-precision VAX and IBM types.
1127 @findex DFmode
1128 @item DFmode
1129 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1130 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1131 this is a double-precision IEEE floating point number.
1133 @findex XFmode
1134 @item XFmode
1135 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1136 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1137 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1138 to sixteen; this mode is used for either.
1140 @findex SDmode
1141 @item SDmode
1142 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1143 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1144 point).
1146 @findex DDmode
1147 @item DDmode
1148 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1149 floating point number.
1151 @findex TDmode
1152 @item TDmode
1153 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1154 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1156 @findex TFmode
1157 @item TFmode
1158 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1159 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1160 IEEE quad-precision format.
1162 @findex QQmode
1163 @item QQmode
1164 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1165 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1167 @findex HQmode
1168 @item HQmode
1169 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1170 The default format is ``s.15''.
1172 @findex SQmode
1173 @item SQmode
1174 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1175 The default format is ``s.31''.
1177 @findex DQmode
1178 @item DQmode
1179 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1180 The default format is ``s.63''.
1182 @findex TQmode
1183 @item TQmode
1184 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1185 The default format is ``s.127''.
1187 @findex UQQmode
1188 @item UQQmode
1189 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1190 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1192 @findex UHQmode
1193 @item UHQmode
1194 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1195 number.  The default format is ``.16''.
1197 @findex USQmode
1198 @item USQmode
1199 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1200 number.  The default format is ``.32''.
1202 @findex UDQmode
1203 @item UDQmode
1204 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1205 fractional number.  The default format is ``.64''.
1207 @findex UTQmode
1208 @item UTQmode
1209 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1210 fractional number.  The default format is ``.128''.
1212 @findex HAmode
1213 @item HAmode
1214 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1215 The default format is ``s8.7''.
1217 @findex SAmode
1218 @item SAmode
1219 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1220 The default format is ``s16.15''.
1222 @findex DAmode
1223 @item DAmode
1224 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1225 The default format is ``s32.31''.
1227 @findex TAmode
1228 @item TAmode
1229 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1230 The default format is ``s64.63''.
1232 @findex UHAmode
1233 @item UHAmode
1234 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1235 The default format is ``8.8''.
1237 @findex USAmode
1238 @item USAmode
1239 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1240 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1242 @findex UDAmode
1243 @item UDAmode
1244 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1245 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1247 @findex UTAmode
1248 @item UTAmode
1249 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1250 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1252 @findex CCmode
1253 @item CCmode
1254 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1255 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1256 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1257 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1258 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1260 @findex BLKmode
1261 @item BLKmode
1262 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1263 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1264 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1265 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1267 @findex VOIDmode
1268 @item VOIDmode
1269 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1270 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1271 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1272 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1273 the absence of any mode.
1275 @findex QCmode
1276 @findex HCmode
1277 @findex SCmode
1278 @findex DCmode
1279 @findex XCmode
1280 @findex TCmode
1281 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1282 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1283 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1284 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1285 @code{TFmode}, respectively.
1287 @findex CQImode
1288 @findex CHImode
1289 @findex CSImode
1290 @findex CDImode
1291 @findex CTImode
1292 @findex COImode
1293 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1294 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1295 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1296 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1297 respectively.
1299 @findex BND32mode
1300 @findex BND64mode
1301 @item BND32mode BND64mode
1302 These modes stand for bounds for pointer of 32 and 64 bit size respectively.
1303 Mode size is double pointer mode size.
1304 @end table
1306 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1307 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1308 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1310 The only modes which a machine description @i{must} support are
1311 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1312 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1313 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1314 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1315 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1316 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1317 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1319 @cindex mode classes
1320 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1321 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1322 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1323 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1324 mode classes are:
1326 @table @code
1327 @findex MODE_INT
1328 @item MODE_INT
1329 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1330 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1331 @code{OImode}.
1333 @findex MODE_PARTIAL_INT
1334 @item MODE_PARTIAL_INT
1335 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1336 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1338 @findex MODE_FLOAT
1339 @item MODE_FLOAT
1340 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1341 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1342 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1344 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1345 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1346 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1347 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1349 @findex MODE_FRACT
1350 @item MODE_FRACT
1351 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1352 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1354 @findex MODE_UFRACT
1355 @item MODE_UFRACT
1356 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1357 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1359 @findex MODE_ACCUM
1360 @item MODE_ACCUM
1361 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1362 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1364 @findex MODE_UACCUM
1365 @item MODE_UACCUM
1366 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1367 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1369 @findex MODE_COMPLEX_INT
1370 @item MODE_COMPLEX_INT
1371 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1373 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1374 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1375 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1376 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1377 @code{TCmode}.
1379 @findex MODE_FUNCTION
1380 @item MODE_FUNCTION
1381 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1382 (These are not currently implemented).
1384 @findex MODE_CC
1385 @item MODE_CC
1386 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1387 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1388 @xref{Jump Patterns},
1389 also see @ref{Condition Code}.
1391 @findex MODE_POINTER_BOUNDS
1392 @item MODE_POINTER_BOUNDS
1393 Pointer bounds modes.  Used to represent values of pointer bounds type.
1394 Operations in these modes may be executed as NOPs depending on hardware
1395 features and environment setup.
1397 @findex MODE_RANDOM
1398 @item MODE_RANDOM
1399 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1400 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1401 @code{MODE_RANDOM}.
1402 @end table
1404 Here are some C macros that relate to machine modes:
1406 @table @code
1407 @findex GET_MODE
1408 @item GET_MODE (@var{x})
1409 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1411 @findex PUT_MODE
1412 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1413 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1415 @findex NUM_MACHINE_MODES
1416 @item NUM_MACHINE_MODES
1417 Stands for the number of machine modes available on the target
1418 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1419 machine mode.
1421 @findex GET_MODE_NAME
1422 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1423 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1425 @findex GET_MODE_CLASS
1426 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1427 Returns the mode class of mode @var{m}.
1429 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1430 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1431 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1432 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1434 @findex GET_MODE_SIZE
1435 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1436 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1438 @findex GET_MODE_BITSIZE
1439 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1440 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1442 @findex GET_MODE_IBIT
1443 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1444 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1446 @findex GET_MODE_FBIT
1447 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1448 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1450 @findex GET_MODE_MASK
1451 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1452 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1453 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1454 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1456 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1457 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1458 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1460 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1461 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1462 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1463 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1464 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1465 part.
1467 @findex GET_MODE_NUNITS
1468 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1469 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1470 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1472 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1473 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1474 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1475 @end table
1477 The following 3 variables are defined on every target.   They can be
1478 used to allocate buffers that are guaranteed to be large enough to
1479 hold any value that can be represented on the target.   The first two
1480 can be overridden by defining them in the target's mode.def file,
1481 however, the value must be a constant that can determined very early
1482 in the compilation process.   The third symbol cannot be overridden.
1484 @table @code
1485 @findex BITS_PER_UNIT
1486 @item BITS_PER_UNIT
1487 The number of bits in an addressable storage unit (byte).  If you do
1488 not define this, the default is 8.
1490 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1491 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1492 The maximum bitsize of any mode that is used in integer math.  This
1493 should be overridden by the target if it uses large integers as
1494 containers for larger vectors but otherwise never uses the contents to
1495 compute integer values.
1497 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1498 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1499 The bitsize of the largest mode on the target.   
1500 @end table
1502 @findex byte_mode
1503 @findex word_mode
1504 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1505 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1506 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1507 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1509 @node Constants
1510 @section Constant Expression Types
1511 @cindex RTL constants
1512 @cindex RTL constant expression types
1514 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1516 @table @code
1517 @findex const_int
1518 @item (const_int @var{i})
1519 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1520 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1521 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1523 Constants generated for modes with fewer bits than in
1524 @code{HOST_WIDE_INT} must be sign extended to full width (e.g., with
1525 @code{gen_int_mode}).  For constants for modes with more bits than in
1526 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1527 copies of the top bit.  Note however that values are neither
1528 inherently signed nor inherently unsigned; where necessary, signedness
1529 is determined by the rtl operation instead.
1531 @findex const0_rtx
1532 @findex const1_rtx
1533 @findex const2_rtx
1534 @findex constm1_rtx
1535 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1536 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1537 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1538 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1539 only expression for integer value negative one is found in
1540 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1541 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1542 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1543 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1545 @findex const_true_rtx
1546 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1547 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1548 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1549 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1550 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1551 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1553 @findex const_double
1554 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1555 This represents either a floating-point constant of mode @var{m} or
1556 (on older ports that do not define
1557 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT}) an integer constant too large to fit
1558 into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT} bits but small enough to fit within
1559 twice that number of bits.  In the latter case, @var{m} will be
1560 @code{VOIDmode}.  For integral values constants for modes with more
1561 bits than twice the number in @code{HOST_WIDE_INT} the implied high
1562 order bits of that constant are copies of the top bit of
1563 @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.  Note however that integral values are
1564 neither inherently signed nor inherently unsigned; where necessary,
1565 signedness is determined by the rtl operation instead.
1567 On more modern ports, @code{CONST_DOUBLE} only represents floating
1568 point values.  New ports define @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to
1569 make this designation.
1571 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1572 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1573 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1574 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1576 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1577 the number of integers used to store the value depends on the size of
1578 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1579 represent a floating point number, but not precisely in the target
1580 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1581 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1582 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1584 @findex CONST_WIDE_INT
1585 @item (const_wide_int:@var{m} @var{nunits} @var{elt0} @dots{})
1586 This contains an array of @code{HOST_WIDE_INT}s that is large enough
1587 to hold any constant that can be represented on the target.  This form
1588 of rtl is only used on targets that define
1589 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to be nonzero and then
1590 @code{CONST_DOUBLE}s are only used to hold floating-point values.  If
1591 the target leaves @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} defined as 0,
1592 @code{CONST_WIDE_INT}s are not used and @code{CONST_DOUBLE}s are as
1593 they were before.
1595 The values are stored in a compressed format.  The higher-order
1596 0s or -1s are not represented if they are just the logical sign
1597 extension of the number that is represented.
1599 @findex CONST_WIDE_INT_VEC
1600 @item CONST_WIDE_INT_VEC (@var{code})
1601 Returns the entire array of @code{HOST_WIDE_INT}s that are used to
1602 store the value.  This macro should be rarely used.
1604 @findex CONST_WIDE_INT_NUNITS
1605 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code})
1606 The number of @code{HOST_WIDE_INT}s used to represent the number.
1607 Note that this generally is smaller than the number of
1608 @code{HOST_WIDE_INT}s implied by the mode size.
1610 @findex CONST_WIDE_INT_ELT
1611 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code},@var{i})
1612 Returns the @code{i}th element of the array.   Element 0 is contains
1613 the low order bits of the constant.
1615 @findex const_fixed
1616 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1617 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1618 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1619 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1620 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1621 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1623 @findex const_vector
1624 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1625 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1626 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1627 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1629 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1630 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1632 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1633 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1634 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1635 desired.
1637 @findex const_string
1638 @item (const_string @var{str})
1639 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1640 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1641 strings in C are placed in memory.
1643 @findex symbol_ref
1644 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1645 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1646 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1647 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1648 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1649 with @samp{_}.
1651 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1652 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1654 @findex label_ref
1655 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1656 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1657 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1658 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1659 sequence to identify the place where the label should go.
1661 The reason for using a distinct expression type for code label
1662 references is so that jump optimization can distinguish them.
1664 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1665 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1667 @findex const
1668 @item (const:@var{m} @var{exp})
1669 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1670 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1671 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1672 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1673 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1674 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1676 @var{m} should be @code{Pmode}.
1678 @findex high
1679 @item (high:@var{m} @var{exp})
1680 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1681 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1682 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1683 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1684 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1685 reference a global memory location.
1687 @var{m} should be @code{Pmode}.
1688 @end table
1690 @findex CONST0_RTX
1691 @findex CONST1_RTX
1692 @findex CONST2_RTX
1693 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1694 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1695 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1696 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1697 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1698 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1699 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1700 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1701 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1702 for vector modes.
1704 @node Regs and Memory
1705 @section Registers and Memory
1706 @cindex RTL register expressions
1707 @cindex RTL memory expressions
1709 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1710 registers and to main memory.
1712 @table @code
1713 @findex reg
1714 @cindex hard registers
1715 @cindex pseudo registers
1716 @item (reg:@var{m} @var{n})
1717 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1718 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1719 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1720 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1721 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1722 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1723 registers or into memory references.
1725 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1726 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1727 For example, a register may contain a full word but there may be
1728 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1729 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1730 various precisions.
1732 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1733 the mode must always be specified.
1735 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1736 description, since the number of hard registers on the machine is an
1737 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1738 all of the machine registers must be general registers.  All the
1739 machine registers that can be used for storage of data are given
1740 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1741 instructions or can hold only certain types of data.
1743 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1744 function, but each pseudo register is given a natural mode
1745 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1746 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1747 expression is used.
1749 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1750 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1751 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1752 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1753 with the specified one.
1755 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1756 represented by a unique @code{reg} expression.
1758 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1759 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1760 Some pseudo register numbers, those within the range of
1761 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1762 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1763 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1764 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1765 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1767 @table @code
1768 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1769 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1770 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1771 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1772 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1773 registers.
1775 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1776 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1777 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1778 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1779 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1781 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1782 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1783 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1784 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1785 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1786 to the first variable on the stack.
1788 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1789 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1790 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1791 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1792 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1794 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1795 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1796 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1797 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1798 memory desired.
1800 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1801 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1802 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1803 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1805 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1806 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1807 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1808 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1809 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1811 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1812 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1813 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1814 @end table
1816 @findex subreg
1817 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1819 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1820 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1821 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1823 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1824 operate on it in a different mode, the register must be
1825 enclosed in a @code{subreg}.
1827 There are currently three supported types for the first operand of a
1828 @code{subreg}:
1829 @itemize
1830 @item pseudo registers
1831 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1832 @code{reg}s as their first operand.
1834 @item mem
1835 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1836 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1837 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1838 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1839 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1840 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1841 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1842 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1843 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1844 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1845 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1846 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1848 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1849 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1850 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1851 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1852 supported in the future.
1854 @item hard registers
1855 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1856 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1857 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1859 @end itemize
1861 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1862 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1864 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1865 usage and rules:
1867 @table @asis
1868 @item Paradoxical subregs
1869 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1870 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1871 class of @code{subreg} is:
1873 @smallexample
1874 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1875 @end smallexample
1877 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1878 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1879 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1880 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1881 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1882 defined.
1884 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1886 @itemize
1887 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1888 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1889 can control how the high-order bits are defined.
1891 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1892 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1893 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1894 Such subregs usually represent local variables, register variables
1895 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1897 @end itemize
1899 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1900 big-endian targets.
1902 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1904 @smallexample
1905 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1906 @end smallexample
1908 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1909 2 bytes.  A subsequent:
1911 @smallexample
1912 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1913 @end smallexample
1915 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1916 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1917 false.
1919 @item Normal subregs
1920 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1921 expression is called @dfn{normal}.
1923 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1924 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1925 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1926 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1927 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1929 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1930 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1931 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1932 alone.
1934 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1935 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1936 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1937 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1938 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1939 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1941 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1942 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1943 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1944 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1946 @itemize
1947 @item
1948 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1949 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1950 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1951 significant word.
1953 @item
1954 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1955 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1956 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1957 significant byte within a word.
1958 @end itemize
1960 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1961 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1962 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1963 floating point values as if they had the same endianness as integer
1964 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1965 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1966 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1968 Thus,
1970 @smallexample
1971 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1972 @end smallexample
1974 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1976 @smallexample
1977 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1978 @end smallexample
1980 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1981 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1983 @end table
1985 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1986 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1987 number of undefined bits.  For example:
1989 @smallexample
1990 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1991 @end smallexample
1993 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1994 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1995 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1996 two @code{subreg}s:
1998 @smallexample
1999 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
2000 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
2001 @end smallexample
2003 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
2004 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
2005 of undefined bits.
2007 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
2009 @smallexample
2010 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
2011 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
2012 @end smallexample
2014 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
2015 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
2016 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
2017 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
2019 @smallexample
2020 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
2021 @end smallexample
2023 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
2024 value @samp{(reg:HI 4)}.
2026 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
2027 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
2028 If the semantics are not correct for particular combinations of
2029 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
2030 must ensure that those combinations are never used.  For example:
2032 @smallexample
2033 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
2034 @end smallexample
2036 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
2038 @findex SUBREG_REG
2039 @findex SUBREG_BYTE
2040 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
2041 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
2042 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
2044 It has been several years since a platform in which
2045 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
2046 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
2047 may be confronted with code rot.
2049 @findex scratch
2050 @cindex scratch operands
2051 @item (scratch:@var{m})
2052 This represents a scratch register that will be required for the
2053 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
2054 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
2055 the reload pass.
2057 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
2058 (@pxref{Side Effects}).
2060 @findex cc0
2061 @cindex condition code register
2062 @item (cc0)
2063 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2064 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2066 @itemize @bullet
2067 @item
2068 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2069 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2071 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2072 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2073 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2074 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2076 @item
2077 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2078 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2079 which comparison instructions must specify the condition to test.
2081 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2082 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2083 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2084 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2085 @end itemize
2087 @findex cc0_rtx
2088 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2089 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2090 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2092 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2093 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2094 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2095 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2096 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2097 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2098 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2099 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2101 On some machines, the condition code register is given a register number
2102 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2103 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2104 condition code.  Other machines store condition codes in general
2105 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2107 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2108 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2109 condition code.  This is best handled by normally generating the
2110 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2111 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2112 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2113 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2115 @findex pc
2116 @item (pc)
2117 @cindex program counter
2118 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2119 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2120 certain specific contexts in jump instructions.
2122 @findex pc_rtx
2123 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2124 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2125 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2127 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2128 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2130 @findex mem
2131 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2132 This RTX represents a reference to main memory at an address
2133 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2134 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2135 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2136 reference the same memory address.
2138 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2139 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2140 stack deallocation patterns.
2142 @findex concat
2143 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2144 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2145 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2146 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2147 ordinary insn chain.
2149 @findex concatn
2150 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2151 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2152 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2153 declarations, and not in the insn chain.
2154 @end table
2156 @node Arithmetic
2157 @section RTL Expressions for Arithmetic
2158 @cindex arithmetic, in RTL
2159 @cindex math, in RTL
2160 @cindex RTL expressions for arithmetic
2162 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2163 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2164 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2165 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2167 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2168 second operand.
2170 @table @code
2171 @findex plus
2172 @findex ss_plus
2173 @findex us_plus
2174 @cindex RTL sum
2175 @cindex RTL addition
2176 @cindex RTL addition with signed saturation
2177 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2178 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2179 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2180 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2182 These three expressions all represent the sum of the values
2183 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2184 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2185 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2186 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2187 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2189 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2191 @findex lo_sum
2192 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2194 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2195 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2196 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2197 to reference a global memory location.
2199 The number of low order bits is machine-dependent but is
2200 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2201 bits set by @code{high}.
2203 @var{m} should be @code{Pmode}.
2205 @findex minus
2206 @findex ss_minus
2207 @findex us_minus
2208 @cindex RTL difference
2209 @cindex RTL subtraction
2210 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2211 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2212 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2213 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2214 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2216 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2217 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2218 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2220 @findex compare
2221 @cindex RTL comparison
2222 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2223 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2224 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2225 infinite precision.
2227 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2228 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2229 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2230 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2231 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2232 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2234 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2235 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2236 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2237 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2238 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2239 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2240 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2241 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2242 this information.
2244 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2245 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2246 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2247 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2248 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2249 be @code{VOIDmode}.
2251 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2252 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2254 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2255 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2256 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2257 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2258 still known.
2260 @findex neg
2261 @findex ss_neg
2262 @findex us_neg
2263 @cindex negation
2264 @cindex negation with signed saturation
2265 @cindex negation with unsigned saturation
2266 @item (neg:@var{m} @var{x})
2267 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2268 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2269 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2270 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2271 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2272 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2273 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2274 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2275 maximum or minimum signed or unsigned value.
2277 @findex mult
2278 @findex ss_mult
2279 @findex us_mult
2280 @cindex multiplication
2281 @cindex product
2282 @cindex multiplication with signed saturation
2283 @cindex multiplication with unsigned saturation
2284 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2285 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2286 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2287 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2288 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2289 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2290 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2292 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2293 than the operands.  Write the pattern for this as
2295 @smallexample
2296 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2297 @end smallexample
2299 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2300 not be the same.
2302 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2303 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2305 @findex fma
2306 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2307 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2308 functions that do a combined multiply of @var{x} and @var{y} and then
2309 adding to@var{z} without doing an intermediate rounding step.
2311 @findex div
2312 @findex ss_div
2313 @cindex division
2314 @cindex signed division
2315 @cindex signed division with signed saturation
2316 @cindex quotient
2317 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2318 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2319 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2320 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2321 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2322 quotient.
2323 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2324 or minimum signed value.
2326 Some machines have division instructions in which the operands and
2327 quotient widths are not all the same; you should represent
2328 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2330 @smallexample
2331 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2332 @end smallexample
2334 @findex udiv
2335 @cindex unsigned division
2336 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2337 @cindex division
2338 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2339 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2340 Like @code{div} but represents unsigned division.
2341 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2342 or minimum unsigned value.
2344 @findex mod
2345 @findex umod
2346 @cindex remainder
2347 @cindex division
2348 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2349 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2350 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2351 the quotient.
2353 @findex smin
2354 @findex smax
2355 @cindex signed minimum
2356 @cindex signed maximum
2357 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2358 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2359 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2360 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2361 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2362 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2363 is returned as the result.
2365 @findex umin
2366 @findex umax
2367 @cindex unsigned minimum and maximum
2368 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2369 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2370 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2371 integers.
2373 @findex not
2374 @cindex complement, bitwise
2375 @cindex bitwise complement
2376 @item (not:@var{m} @var{x})
2377 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2378 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2380 @findex and
2381 @cindex logical-and, bitwise
2382 @cindex bitwise logical-and
2383 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2384 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2385 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2386 a fixed-point machine mode.
2388 @findex ior
2389 @cindex inclusive-or, bitwise
2390 @cindex bitwise inclusive-or
2391 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2392 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2393 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2394 fixed-point mode.
2396 @findex xor
2397 @cindex exclusive-or, bitwise
2398 @cindex bitwise exclusive-or
2399 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2400 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2401 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2402 fixed-point mode.
2404 @findex ashift
2405 @findex ss_ashift
2406 @findex us_ashift
2407 @cindex left shift
2408 @cindex shift
2409 @cindex arithmetic shift
2410 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2411 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2412 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2413 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2414 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2415 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2416 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2417 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2418 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2419 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2420 shifted out differs from the final sign bit.
2422 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2423 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2424 mode is determined by the mode called for in the machine description
2425 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2426 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2428 @findex lshiftrt
2429 @cindex right shift
2430 @findex ashiftrt
2431 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2432 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2433 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2434 these two operations are distinct.
2436 @findex rotate
2437 @cindex rotate
2438 @cindex left rotate
2439 @findex rotatert
2440 @cindex right rotate
2441 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2442 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2443 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2444 use @code{rotate}.
2446 @findex abs
2447 @findex ss_abs
2448 @cindex absolute value
2449 @item (abs:@var{m} @var{x})
2450 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2451 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2452 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2453 maximum signed value.
2456 @findex sqrt
2457 @cindex square root
2458 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2459 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2460 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2462 @findex ffs
2463 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2464 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2465 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2466 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2467 or @code{VOIDmode}.
2469 @findex clrsb
2470 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2471 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2472 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2473 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2474 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2475 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2477 @findex clz
2478 @item (clz:@var{m} @var{x})
2479 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2480 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2481 If @var{x} is zero, the value is determined by
2482 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2483 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2484 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2486 @findex ctz
2487 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2488 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2489 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2490 If @var{x} is zero, the value is determined by
2491 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2492 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2493 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2495 @findex popcount
2496 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2497 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2498 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2500 @findex parity
2501 @item (parity:@var{m} @var{x})
2502 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2503 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2504 @code{VOIDmode}.
2506 @findex bswap
2507 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2508 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2509 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2510 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2511 @end table
2513 @node Comparisons
2514 @section Comparison Operations
2515 @cindex RTL comparison operations
2517 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2518 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2519 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2520 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2521 whose results have a `MODE_INT' mode,
2522 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2523 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2524 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2525 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2526 that return vector results.
2527 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2528 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2529 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2530 @code{VOIDmode}.
2532 @cindex condition codes
2533 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2534 comparison operators may be used to compare the condition codes
2535 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2536 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2537 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2538 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2539 code; only @code{note} insns may separate them.
2541 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2542 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2543 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2544 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2545 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2546 constant folding.
2548 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2549 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2550 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2551 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2552 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2553 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2555 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2556 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2557 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2558 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2559 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2560 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2562 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2563 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2565 @table @code
2566 @findex eq
2567 @cindex equal
2568 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2569 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2570 are equal, otherwise 0.
2572 @findex ne
2573 @cindex not equal
2574 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2575 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2576 are not equal, otherwise 0.
2578 @findex gt
2579 @cindex greater than
2580 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2581 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2582 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2584 @findex gtu
2585 @cindex greater than
2586 @cindex unsigned greater than
2587 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2588 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2590 @findex lt
2591 @cindex less than
2592 @findex ltu
2593 @cindex unsigned less than
2594 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2595 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2596 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2598 @findex ge
2599 @cindex greater than
2600 @findex geu
2601 @cindex unsigned greater than
2602 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2603 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2604 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2606 @findex le
2607 @cindex less than or equal
2608 @findex leu
2609 @cindex unsigned less than
2610 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2611 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2612 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2614 @findex if_then_else
2615 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2616 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2617 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2618 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2619 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2620 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2622 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2623 to express conditional jumps.
2625 @findex cond
2626 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2627 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2628 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2629 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2630 none of the tests are nonzero expressions.
2632 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2633 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2634 @end table
2636 @node Bit-Fields
2637 @section Bit-Fields
2638 @cindex bit-fields
2640 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2642 @table @code
2643 @findex sign_extract
2644 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2645 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2646 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2647 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2648 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2649 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2650 @var{pos} counts from.
2652 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2653 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2654 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2655 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2656 which is the default if none is specified.
2658 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2659 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2661 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2662 @var{loc} if it were a register.
2664 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2665 in RTL.
2667 @findex zero_extract
2668 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2669 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2670 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2671 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2673 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2674 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2675 insertion of a value into the specified bit-field.
2676 @end table
2678 @node Vector Operations
2679 @section Vector Operations
2680 @cindex vector operations
2682 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2683 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2684 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2685 operations.
2687 @table @code
2688 @findex vec_merge
2689 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2690 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2691 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2692 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2693 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2694 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2695 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2697 @findex vec_select
2698 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2699 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2700 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2701 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2702 number of the source subpart that should be stored into it.
2703 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2704 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2705 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2707 @findex vec_concat
2708 @item (vec_concat:@var{m} @var{x1} @var{x2})
2709 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2710 vectors or scalars @var{x1} and @var{x2}; its length is the sum of the
2711 lengths of the two inputs.
2713 @findex vec_duplicate
2714 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{x})
2715 This operation converts a scalar into a vector or a small vector into a
2716 larger one by duplicating the input values.  The output vector mode must have
2717 the same submodes as the input vector mode or the scalar modes, and the
2718 number of output parts must be an integer multiple of the number of input
2719 parts.
2721 @end table
2723 @node Conversions
2724 @section Conversions
2725 @cindex conversions
2726 @cindex machine mode conversions
2728 All conversions between machine modes must be represented by
2729 explicit conversion operations.  For example, an expression
2730 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2731 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2732 operation requires two operands of the same machine mode.
2733 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2734 operation, as in
2736 @smallexample
2737 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2738 @end smallexample
2740 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2741 may be more than one way of converting from a given starting mode
2742 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2743 to do it.
2745 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2746 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2747 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2748 must be placed into a register.
2750 @table @code
2751 @findex sign_extend
2752 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2753 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2754 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2755 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2757 @findex zero_extend
2758 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2759 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2760 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2761 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2763 @findex float_extend
2764 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2765 Represents the result of extending the value @var{x}
2766 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2767 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2769 @findex truncate
2770 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2771 Represents the result of truncating the value @var{x}
2772 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2773 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2775 @findex ss_truncate
2776 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2777 Represents the result of truncating the value @var{x}
2778 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2779 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2780 modes.
2782 @findex us_truncate
2783 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2784 Represents the result of truncating the value @var{x}
2785 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2786 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2787 modes.
2789 @findex float_truncate
2790 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2791 Represents the result of truncating the value @var{x}
2792 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2793 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2795 @findex float
2796 @item (float:@var{m} @var{x})
2797 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2798 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2800 @findex unsigned_float
2801 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2802 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2803 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2805 @findex fix
2806 @item (fix:@var{m} @var{x})
2807 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2808 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2809 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2810 towards zero.
2812 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2813 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2814 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2815 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2817 @findex unsigned_fix
2818 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2819 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2820 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2821 is not specified.
2823 @findex fract_convert
2824 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2825 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2826 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2827 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2828 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2829 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2830 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2832 @findex sat_fract
2833 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2834 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2835 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2836 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2837 fixed-point mode @var{m}.
2838 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2839 maximum or the minimum.
2841 @findex unsigned_fract_convert
2842 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2843 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2844 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2845 fixed-point mode @var{m}.
2846 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2848 @findex unsigned_sat_fract
2849 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2850 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2851 fixed-point mode @var{m}.
2852 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2853 maximum or the minimum.
2854 @end table
2856 @node RTL Declarations
2857 @section Declarations
2858 @cindex RTL declarations
2859 @cindex declarations, RTL
2861 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2862 but rather state assertions about their operands.
2864 @table @code
2865 @findex strict_low_part
2866 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2867 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2868 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2869 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2870 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2872 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2873 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2874 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2875 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2876 register when @var{m} is less than a word.
2877 @end table
2879 @node Side Effects
2880 @section Side Effect Expressions
2881 @cindex RTL side effect expressions
2883 The expression codes described so far represent values, not actions.
2884 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2885 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2886 expression codes are used to represent side effects.
2888 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2889 the codes described above, which represent values, appear only as
2890 the operands of these.
2892 @table @code
2893 @findex set
2894 @item (set @var{lval} @var{x})
2895 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2896 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2897 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2898 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2899 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2901 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2902 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2904 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2905 width of the register, then it means that the part of the register
2906 specified by the machine mode is given the specified value and the
2907 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2908 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2909 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2910 an undefined way.
2912 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2913 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2914 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2916 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2917 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2918 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2919 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2920 appear in @var{lval}.
2922 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2923 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2924 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2925 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2926 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2927 Use the former expression to save space during the compilation.
2929 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2930 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2931 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2932 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2933 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2934 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2935 is also passed partly in memory.
2937 @cindex jump instructions and @code{set}
2938 @cindex @code{if_then_else} usage
2939 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2940 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2941 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2942 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2943 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2944 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2945 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2946 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2947 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2948 branch tables.
2950 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2951 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2952 valid for the mode of @var{lval}.
2954 @findex SET_DEST
2955 @findex SET_SRC
2956 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2957 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2959 @findex return
2960 @item (return)
2961 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2962 current function, on machines where this can be done with one
2963 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2964 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2965 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2966 the @code{return} expression code is never used.
2968 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2969 placed in @code{pc} to return to the caller.
2971 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2972 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2974 @findex simple_return
2975 @item (simple_return)
2976 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
2977 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
2978 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
2979 conditional jumps.
2981 @findex call
2982 @item (call @var{function} @var{nargs})
2983 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2984 whose address is the address of the function to be called.
2985 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2986 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2987 others, it represents the number of argument registers.
2989 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2990 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2991 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2992 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2993 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2994 addressed.
2996 @findex clobber
2997 @item (clobber @var{x})
2998 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2999 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
3000 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
3002 One place this is used is in string instructions that store standard
3003 values into particular hard registers.  It may not be worth the
3004 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
3005 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
3006 attempt to keep data in them across the string instruction.
3008 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
3009 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
3010 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
3011 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
3013 Note that the machine description classifies certain hard registers as
3014 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
3015 default to clobber these registers, so there is no need to use
3016 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
3017 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
3018 unless the function is declared @code{const}.
3020 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
3021 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
3022 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
3023 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
3024 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
3026 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
3027 and add instructions don't use an MQ register but which has an
3028 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
3029 a combined instruction might require a temporary register while the
3030 constituent instructions might not.
3032 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
3033 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
3034 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
3035 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
3036 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
3037 register to the clobber and the input operands if there is an insn
3038 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
3039 the clobber and the hard register is in register classes of the
3040 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
3041 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
3042 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
3043 there for use as a temporary.
3045 For instructions that require a temporary register, you should use
3046 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
3047 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
3048 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
3049 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
3050 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
3052 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
3053 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
3054 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
3055 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
3057 @findex use
3058 @item (use @var{x})
3059 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
3060 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
3061 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3062 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3063 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3065 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3066 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3067 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3068 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3069 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3070 of a special control register:
3072 @smallexample
3073 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3074                                        (reg:SI 4)] 0))
3075            (use (reg:SI 1))])
3076 @end smallexample
3078 @noindent
3080 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3081 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3082 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3083 if register 1 changes in between.
3085 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3086 that the register is live.  You should think twice before adding
3087 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3088 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3089 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3090 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3091 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3092 @samp{call} patterns.
3094 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3095 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3096 before the reload phase exits.
3098 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3099 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3100 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3101 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3102 phase exits.
3104 @findex parallel
3105 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3106 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3107 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3108 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3109 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3110 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3112 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3113 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3114 performed.  For example,
3116 @smallexample
3117 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3118            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3119 @end smallexample
3121 @noindent
3122 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3123 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3124 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3125 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3127 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3128 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3129 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3130 instruction this way:
3132 @smallexample
3133 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3134            (set (pc) (if_then_else
3135                         (eq (cc0) (const_int 0))
3136                         (label_ref @dots{})
3137                         (pc)))])
3138 @end smallexample
3140 @noindent
3141 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3142 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3143 new value that is set by this instruction.
3145 @cindex peephole optimization, RTL representation
3146 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3147 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3148 whose elements are the operands needed to output the resulting
3149 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3150 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3151 but it is OK then because no further optimization remains to be done.
3152 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3153 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3155 @findex cond_exec
3156 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3157 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3158 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3159 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3160 side-effects.
3162 @findex sequence
3163 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3164 Represents a sequence of insns.  If a @code{sequence} appears in the
3165 chain of insns, then each of the @var{insns} that appears in the sequence
3166 must be suitable for appearing in the chain of insns, i.e. must satisfy
3167 the @code{INSN_P} predicate.
3169 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3170 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3171 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3172 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3174 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3175 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3176 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3177 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3178 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3179 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3180 @xref{Delay Slots}.
3182 Some back ends also use @code{sequence} objects for purposes other than
3183 delay-slot groups.  This is not supported in the common parts of the
3184 compiler, which treat such sequences as delay-slot groups.
3186 DWARF2 Call Frame Address (CFA) adjustments are sometimes also expressed
3187 using @code{sequence} objects as the value of a @code{RTX_FRAME_RELATED_P}
3188 note.  This only happens if the CFA adjustments cannot be easily derived
3189 from the pattern of the instruction to which the note is attached.  In
3190 such cases, the value of the note is used instead of best-guesing the
3191 semantics of the instruction.  The back end can attach notes containing
3192 a @code{sequence} of @code{set} patterns that express the effect of the
3193 parent instruction.
3194 @end table
3196 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3197 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3198 effects as such:
3200 @table @code
3201 @findex asm_input
3202 @item (asm_input @var{s})
3203 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3205 @findex unspec
3206 @findex unspec_volatile
3207 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3208 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3209 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3210 selects between multiple machine-specific operations.
3211 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3212 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3214 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3215 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3217 @findex addr_vec
3218 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3219 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3220 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3221 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3222 @code{Pmode}.
3224 @findex addr_diff_vec
3225 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3226 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3227 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3228 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3229 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3230 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3231 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3232 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3233 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3235 @findex prefetch
3236 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3237 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3238 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3239 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3240 prefetch.
3241 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3242 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3243 targets that do not support locality hints should ignore this.
3245 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3246 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3247 instructions.
3248 @end table
3250 @node Incdec
3251 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3252 @cindex RTL preincrement
3253 @cindex RTL postincrement
3254 @cindex RTL predecrement
3255 @cindex RTL postdecrement
3257 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3259 @table @code
3260 @findex pre_dec
3261 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3262 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3263 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3264 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3265 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3266 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3267 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3268 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3269 example of its use:
3271 @smallexample
3272 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3273 @end smallexample
3275 @noindent
3276 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3277 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3279 @findex pre_inc
3280 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3281 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3283 @findex post_dec
3284 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3285 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3286 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3287 being decremented.
3289 @findex post_inc
3290 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3291 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3293 @findex post_modify
3294 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3296 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3297 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3298 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3299 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3301 The expression @var{y} must be one of three forms:
3302 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3303 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3304 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3305 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3307 Here is an example of its use:
3309 @smallexample
3310 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3311                                           (reg:SI 48))))
3312 @end smallexample
3314 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3315 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3317 @findex pre_modify
3318 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3319 Similar except side effects happen before the use.
3320 @end table
3322 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3323 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3324 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3325 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3326 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3327 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3329 If a register used as the operand of these expressions is used in
3330 another address in an insn, the original value of the register is used.
3331 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3332 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3333 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3334 as ambiguous and disallowed.
3336 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3337 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3338 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3339 done because machines that allow these operations at all typically
3340 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3341 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3342 in the machine description.
3344 @node Assembler
3345 @section Assembler Instructions as Expressions
3346 @cindex assembler instructions in RTL
3348 @cindex @code{asm_operands}, usage
3349 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3350 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3351 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3352 a single output operand, like this:
3354 @smallexample
3355 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3356 @end smallexample
3358 @noindent
3359 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3360 the value that is stored in @code{outputvar}:
3362 @smallexample
3363 (set @var{rtx-for-outputvar}
3364      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3365                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3366                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3367                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3368 @end smallexample
3370 @noindent
3371 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3372 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3373 output operand among the output operands specified, a vector of input
3374 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3375 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3376 @code{*z}.
3378 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3379 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3380 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3381 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3382 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3383 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3385 @node Debug Information
3386 @section Variable Location Debug Information in RTL
3387 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3389 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3390 annotations to determine what user variables memory and register
3391 references refer to.
3393 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3394 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3395 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3396 location may vary, it relies on the following types of notes.
3398 @table @code
3399 @findex var_location
3400 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3401 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3402 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3403 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3404 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3405 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3406 indicating whether the variable is known to be initialized or
3407 uninitialized.
3409 @findex debug_expr
3410 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3411 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3412 that points back to it, within value expressions in
3413 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3415 @end table
3417 @node Insns
3418 @section Insns
3419 @cindex insns
3421 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3422 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3423 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3424 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3425 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3426 declarative information.
3428 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3429 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3430 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3431 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3432 these copies will always be identical and will only appear inside a
3433 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3434 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3435 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3436 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3437 always used:
3439 @table @code
3440 @findex INSN_UID
3441 @item INSN_UID (@var{i})
3442 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3444 @findex PREV_INSN
3445 @item PREV_INSN (@var{i})
3446 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3447 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3449 @findex NEXT_INSN
3450 @item NEXT_INSN (@var{i})
3451 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3452 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3453 @end table
3455 @findex get_insns
3456 @findex get_last_insn
3457 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3458 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3459 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3460 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3461 the first insn,
3463 @smallexample
3464 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3465 @end smallexample
3467 @noindent
3468 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3470 @smallexample
3471 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3472 @end smallexample
3474 @noindent
3475 is always true.
3477 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3478 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3479 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3480 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3481 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3482 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3484 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3485 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3486 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3487 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3488 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3489 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3490 to find the containing @code{sequence} expression.
3492 Every insn has one of the following expression codes:
3494 @table @code
3495 @findex insn
3496 @item insn
3497 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3498 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3499 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3500 should jump or do function calls.
3502 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3503 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3505 @findex jump_insn
3506 @item jump_insn
3507 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3508 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3509 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3510 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3511 @code{jump_insn}.
3513 @findex JUMP_LABEL
3514 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3515 accessed in the same way and in addition contain a field
3516 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3518 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3519 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3520 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3521 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3522 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3523 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3524 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3525 insn.
3527 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3528 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3530 @findex call_insn
3531 @item call_insn
3532 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3533 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3534 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3535 unpredictably.
3537 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3538 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3539 accessed in the same way and in addition contain a field
3540 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3541 @code{expr_list} expressions) containing @code{use}, @code{clobber} and
3542 sometimes @code{set} expressions that denote hard registers and
3543 @code{mem}s used or clobbered by the called function.
3545 A @code{mem} generally points to a stack slot in which arguments passed
3546 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3547 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3548 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3549 the stack slot will be mentioned in @code{clobber} and @code{use}
3550 entries; if it's callee-copied, only a @code{use} will appear, and the
3551 @code{mem} may point to addresses that are not stack slots.
3553 Registers occurring inside a @code{clobber} in this list augment
3554 registers specified in @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3555 Basics}).
3557 If the list contains a @code{set} involving two registers, it indicates
3558 that the function returns one of its arguments.  Such a @code{set} may
3559 look like a no-op if the same register holds the argument and the return
3560 value.
3562 @findex code_label
3563 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3564 @item code_label
3565 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3566 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3567 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3568 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3569 labels in the compilation (not just in the current function).
3570 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3571 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3572 the label number.
3574 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3575 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3576 the label, as a number.
3578 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3579 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3581 @findex LABEL_NUSES
3582 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3583 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3584 referenced in the current function.
3586 @findex LABEL_KIND
3587 @findex SET_LABEL_KIND
3588 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3589 @cindex alternate entry points
3590 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3591 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3592 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3593 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3594 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3595 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3596 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3597 same name).
3599 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3600 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3601 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3602 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3603 The only place that cares about the distinction between static, global,
3604 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3605 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3606 @file{final.c}.
3608 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3610 @findex jump_table_data
3611 @item jump_table_data
3612 A @code{jump_table_data} insn is a placeholder for the jump-table data
3613 of a @code{casesi} or @code{tablejump} insn.  They are placed after
3614 a @code{tablejump_p} insn.  A @code{jump_table_data} insn is not part o
3615 a basic blockm but it is associated with the basic block that ends with
3616 the @code{tablejump_p} insn.  The @code{PATTERN} of a @code{jump_table_data}
3617 is always either an @code{addr_vec} or an @code{addr_diff_vec}, and a
3618 @code{jump_table_data} insn is always preceded by a @code{code_label}.
3619 The @code{tablejump_p} insn refers to that @code{code_label} via its
3620 @code{JUMP_LABEL}.
3622 @findex barrier
3623 @item barrier
3624 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3625 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3626 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3627 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3628 They contain no information beyond the three standard fields.
3630 @findex note
3631 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3632 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3633 @item note
3634 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3635 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3636 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3637 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3639 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3640 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3641 that the line came from.  These notes control generation of line
3642 number data in the assembler output.
3644 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3645 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3646 must contain a null pointer):
3648 @table @code
3649 @findex NOTE_INSN_DELETED
3650 @item NOTE_INSN_DELETED
3651 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3652 delete insns by altering them into notes of this kind.
3654 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3655 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3656 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3657 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3658 code jumps to it.
3660 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3661 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3662 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3663 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3664 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3665 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3666 of debugging information.
3668 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3669 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3670 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3671 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3672 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3673 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_EH_HANDLER}
3674 identifies which region is associated with these notes.
3676 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3677 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3678 Appears at the start of the function body, after the function
3679 prologue.
3681 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3682 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3683 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3684 This note is used to generate variable location debugging information.
3685 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3686 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3687 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3688 point in the program up to the next such note for the same user
3689 variable.
3691 @end table
3693 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3695 @findex debug_insn
3696 @findex INSN_VAR_LOCATION
3697 @item debug_insn
3698 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3699 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3700 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3701 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3702 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3703 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3704 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3705 it stands for the value bound to the corresponding
3706 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3708 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3709 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3710 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3711 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3712 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3713 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3714 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3715 be used to compute the value of each user variable at as many points
3716 (ranges, actually) in the program as possible.
3718 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3719 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3720 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3721 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3722 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3723 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3724 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3725 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3726 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3727 point in which the register is modified.
3729 @end table
3731 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3732 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3733 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3734 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3735 phases use the mode for various purposes.
3737 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3738 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3739 been processed.
3741 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3742 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3743 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3744 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3745 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3747 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3748 and @code{call_insn} insns:
3750 @table @code
3751 @findex PATTERN
3752 @item PATTERN (@var{i})
3753 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3754 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3755 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3756 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3757 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3758 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3759 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3760 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3761 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3762 @code{parallel} expression.
3764 @findex INSN_CODE
3765 @item INSN_CODE (@var{i})
3766 An integer that says which pattern in the machine description matches
3767 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3769 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3770 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3771 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3773 @findex asm_noperands
3774 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3775 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3776 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3777 such insns.
3779 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3780 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3781 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3783 @findex LOG_LINKS
3784 @item LOG_LINKS (@var{i})
3785 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3786 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3787 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3788 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3789 Def-use and use-def chains are now preferred.
3791 @findex REG_NOTES
3792 @item REG_NOTES (@var{i})
3793 A list (chain of @code{expr_list}, @code{insn_list} and @code{int_list}
3794 expressions) giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3795 information pertaining to the registers used in this insn.
3796 @end table
3798 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3799 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3800 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3801 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3802 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3803 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3804 expressions).  Their order is not significant.
3806 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3807 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3808 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3809 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3810 that are used for the first time in this insn.
3812 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3813 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} and @code{int_list}
3814 expressions in addition to @code{insn_list} expressions.  There are several
3815 kinds of register notes, which are distinguished by the machine mode, which
3816 in a register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3817 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3818 the kind of note.
3820 @findex REG_NOTE_KIND
3821 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3822 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3823 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3824 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3825 @var{newkind}.
3827 Register notes are of three classes: They may say something about an
3828 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3829 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3830 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3832 These register notes annotate inputs to an insn:
3834 @table @code
3835 @findex REG_DEAD
3836 @item REG_DEAD
3837 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3838 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3839 of the program.
3841 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3842 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3843 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3845 @findex REG_UNUSED
3846 @item REG_UNUSED
3847 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3848 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3849 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3850 These two notes are independent; both may be present for the same
3851 register.
3853 @findex REG_INC
3854 @item REG_INC
3855 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3856 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3857 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3858 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3860 @findex REG_NONNEG
3861 @item REG_NONNEG
3862 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3863 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3864 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3866 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3867 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3869 @findex REG_LABEL_OPERAND
3870 @item REG_LABEL_OPERAND
3871 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3872 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3873 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3874 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3875 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3876 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3877 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3879 @findex REG_LABEL_TARGET
3880 @item REG_LABEL_TARGET
3881 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3882 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3883 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3884 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3885 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3886 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3887 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3889 @findex REG_CROSSING_JUMP
3890 @item REG_CROSSING_JUMP
3891 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3892 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3893 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3894 of this note indicates to other optimizations that this branching
3895 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3896 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3897 into hot and cold sections is turned on.
3899 @findex REG_SETJMP
3900 @item REG_SETJMP
3901 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
3902 related function.
3903 @end table
3905 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3907 @table @code
3908 @findex REG_EQUIV
3909 @findex REG_EQUAL
3910 @item REG_EQUIV
3911 @itemx REG_EQUAL
3912 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3913 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3914 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3915 value which the insn explicitly copies into the register may look
3916 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3917 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3918 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3919 of the @code{subreg} expression.
3921 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3922 the entire function, and could validly be replaced in all its
3923 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3924 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3925 example, when a constant is loaded into a register that is never
3926 assigned any other value, this kind of note is used.
3928 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3929 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3930 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3931 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3932 by the stack slot throughout the function.
3934 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3935 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3936 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3937 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3938 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3939 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3940 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3941 well.  This is used on machines for which the calling convention
3942 allocates stack space for register parameters.  See
3943 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3945 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3946 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3947 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3948 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3949 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3950 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3951 final value.
3953 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3954 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3955 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3956 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3957 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3958 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3959 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3960 insufficient registers are available.
3962 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3963 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3964 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3965 throughout their entire life, which is not detected until later in
3966 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3967 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3968 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3969 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3970 destination register.
3972 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3973 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3974 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3975 @end table
3977 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3978 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3979 the inverse note pointing back to the first insn.
3981 @table @code
3982 @findex REG_CC_SETTER
3983 @findex REG_CC_USER
3984 @item REG_CC_SETTER
3985 @itemx REG_CC_USER
3986 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3987 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3988 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3989 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3990 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3991 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3992 @code{cc0}.
3993 @end table
3995 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3996 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3997 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3998 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3999 descriptive text.
4001 @table @code
4002 @findex REG_DEP_TRUE
4003 @item REG_DEP_TRUE
4004 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
4006 @findex REG_DEP_OUTPUT
4007 @item REG_DEP_OUTPUT
4008 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
4010 @findex REG_DEP_ANTI
4011 @item REG_DEP_ANTI
4012 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
4014 @end table
4016 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
4017 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn.
4019 @table @code
4020 @findex REG_BR_PROB
4021 @item REG_BR_PROB
4022 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
4023 branch insn according to the profile data.  The note is represented
4024 as an @code{int_list} expression whose integer value is between 0 and
4025 REG_BR_PROB_BASE.  Larger values indicate a higher probability that
4026 the branch will be taken.
4028 @findex REG_BR_PRED
4029 @item REG_BR_PRED
4030 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
4031 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
4032 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
4034 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
4035 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
4036 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
4037 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
4038 the pattern is either complex or misleading.
4039 @end table
4041 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
4042 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
4044 @findex insn_list
4045 @findex expr_list
4046 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
4047 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
4048 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
4049 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
4050 ordinary way as an expression.
4052 @node Calls
4053 @section RTL Representation of Function-Call Insns
4054 @cindex calling functions in RTL
4055 @cindex RTL function-call insns
4056 @cindex function-call insns
4058 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
4059 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
4060 RTL expression code, @code{call}.
4062 @cindex @code{call} usage
4063 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4065 @smallexample
4066 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4067 @end smallexample
4069 @noindent
4070 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4071 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4072 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4073 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4074 subroutine.
4076 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4077 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4078 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4080 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4081 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4082 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4083 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4085 @smallexample
4086 (set (reg:@var{m} @var{r})
4087      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4088 @end smallexample
4090 @noindent
4091 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4092 appropriate register receives a useful value in this insn.
4094 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4095 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4096 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4097 same RTL form as a call that returns nothing.
4099 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4100 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4101 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4102 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4103 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4104 if the call instruction requires some register other than the stack
4105 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4106 subexpression should mention that register.
4108 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4109 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4110 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4111 calls, to modify all of memory.
4113 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4114 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4115 function.  Similarly, if registers other than those in
4116 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4117 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4118 indicate which registers.
4120 @node Sharing
4121 @section Structure Sharing Assumptions
4122 @cindex sharing of RTL components
4123 @cindex RTL structure sharing assumptions
4125 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4126 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4127 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4128 object of a certain kind appears in more than one place in the
4129 containing structure.
4131 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4132 objects that describe global variables and external functions,
4133 and a few standard objects such as small integer constants,
4134 no RTL objects are common to two functions.
4136 @itemize @bullet
4137 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4138 @item
4139 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4140 and therefore only a single machine mode.
4142 @cindex symbolic label
4143 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4144 @item
4145 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4146 referring to it.
4148 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4149 @item
4150 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4152 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4153 @item
4154 There is only one @code{pc} expression.
4156 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4157 @item
4158 There is only one @code{cc0} expression.
4160 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4161 @item
4162 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4163 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4165 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4166 @item
4167 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4168 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4170 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4171 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4172 @item
4173 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4174 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4175 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4176 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4178 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4179 @item
4180 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4181 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4182 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4183 variables are occasionally made.
4185 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4186 @item
4187 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4188 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4189 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4190 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4191 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4192 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4193 vector at all.
4195 @item
4196 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4197 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4198 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4199 side-effects on other insns.
4201 @findex unshare_all_rtl
4202 @item
4203 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4204 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4205 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4206 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4208 @findex copy_rtx_if_shared
4209 @item
4210 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4211 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4212 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4213 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4214 @code{unshare_all_rtl}.
4215 @end itemize
4217 @node Reading RTL
4218 @section Reading RTL
4220 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4221 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4222 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4223 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4224 from the machine description.
4226 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4227 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4228 idea is not feasible.
4230 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4231 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4232 does not contain all the information about the program.
4234 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4235 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4236 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4237 is incomplete.