[SFN] introduce statement frontier notes, still disabled
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blobdd3c0d3cfc1ec80612391102898fd04eeaf3e234
1 @c Copyright (C) 1988-2017 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}.  @samp{XEXP (@var{x}, 0)} gives the auto-modified
197 register.
199 @item RTX_EXTRA
200 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
201 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
202 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
203 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
204 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
205 @code{SUBREG} is also part of this class.
206 @end table
208 @cindex RTL format
209 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
210 contained objects and their kinds using a sequence of characters
211 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
212 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
214 @cindex RTL format characters
215 These are the most commonly used format characters:
217 @table @code
218 @item e
219 An expression (actually a pointer to an expression).
221 @item i
222 An integer.
224 @item w
225 A wide integer.
227 @item s
228 A string.
230 @item E
231 A vector of expressions.
232 @end table
234 A few other format characters are used occasionally:
236 @table @code
237 @item u
238 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
239 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
241 @item n
242 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
243 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
244 @code{note} insn.
246 @item S
247 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
248 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
249 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
250 An omitted string is taken to be the null string.
252 @item V
253 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
254 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
255 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
256 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
258 @item B
259 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
261 @item 0
262 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
263 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
264 special ways by small parts of the compiler.
265 @end table
267 There are macros to get the number of operands and the format
268 of an expression code:
270 @table @code
271 @findex GET_RTX_LENGTH
272 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
273 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
275 @findex GET_RTX_FORMAT
276 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
277 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
278 @end table
280 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
281 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
283 @table @code
284 @item 1
285 All codes of this class have format @code{e}.
287 @item <
288 @itemx c
289 @itemx 2
290 All codes of these classes have format @code{ee}.
292 @item b
293 @itemx 3
294 All codes of these classes have format @code{eee}.
296 @item i
297 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
298 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
299 are of class @code{i}.
301 @item o
302 @itemx m
303 @itemx x
304 You can make no assumptions about the format of these codes.
305 @end table
307 @node Accessors
308 @section Access to Operands
309 @cindex accessors
310 @cindex access to operands
311 @cindex operand access
313 @findex XEXP
314 @findex XINT
315 @findex XWINT
316 @findex XSTR
317 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
318 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
319 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
320 (counting from zero).  Thus,
322 @smallexample
323 XEXP (@var{x}, 2)
324 @end smallexample
326 @noindent
327 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
329 @smallexample
330 XINT (@var{x}, 2)
331 @end smallexample
333 @noindent
334 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
335 fashion, would access it as a string.
337 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
338 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
339 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
340 the containing expression.  That is also how you would know how many
341 operands there are.
343 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
344 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
345 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
346 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
347 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
348 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
349 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
350 an expression pointer, which would probably result in a crash when
351 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
352 but this will access memory past the end of the expression with
353 unpredictable results.
355 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
356 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
357 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
358 vector.
360 @table @code
361 @findex XVEC
362 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
363 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
365 @findex XVECLEN
366 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
367 Access the length (number of elements) in the vector which is
368 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
370 @findex XVECEXP
371 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
372 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
373 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
375 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
376 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
377 @end table
379 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
380 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
381 to access them.
383 @node Special Accessors
384 @section Access to Special Operands
385 @cindex access to special operands
387 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
389 @table @code
390 @item MEM
391 @table @code
392 @findex MEM_ALIAS_SET
393 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
394 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
395 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
396 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
397 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
398 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
399 and the back-end makes no such assumptions.
400 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
402 @findex MEM_EXPR
403 @item MEM_EXPR (@var{x})
404 If this register is known to hold the value of some user-level
405 declaration, this is that tree node.  It may also be a
406 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
407 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
408 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
409 object associated with the reference.
411 @findex MEM_OFFSET_KNOWN_P
412 @item MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})
413 True if the offset of the memory reference from @code{MEM_EXPR} is known.
414 @samp{MEM_OFFSET (@var{x})} provides the offset if so.
416 @findex MEM_OFFSET
417 @item MEM_OFFSET (@var{x})
418 The offset from the start of @code{MEM_EXPR}.  The value is only valid if
419 @samp{MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})} is true.
421 @findex MEM_SIZE_KNOWN_P
422 @item MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})
423 True if the size of the memory reference is known.
424 @samp{MEM_SIZE (@var{x})} provides its size if so.
426 @findex MEM_SIZE
427 @item MEM_SIZE (@var{x})
428 The size in bytes of the memory reference.
429 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
430 the size is implied by the mode.  The value is only valid if
431 @samp{MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})} is true.
433 @findex MEM_ALIGN
434 @item MEM_ALIGN (@var{x})
435 The known alignment in bits of the memory reference.
437 @findex MEM_ADDR_SPACE
438 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
439 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
440 for the generic address space.
441 @end table
443 @item REG
444 @table @code
445 @findex ORIGINAL_REGNO
446 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
447 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
448 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
449 register number.
451 @findex REG_EXPR
452 @item REG_EXPR (@var{x})
453 If this register is known to hold the value of some user-level
454 declaration, this is that tree node.
456 @findex REG_OFFSET
457 @item REG_OFFSET (@var{x})
458 If this register is known to hold the value of some user-level
459 declaration, this is the offset into that logical storage.
460 @end table
462 @item SYMBOL_REF
463 @table @code
464 @findex SYMBOL_REF_DECL
465 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
466 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
467 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
468 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
469 and there is no associated front end symbol table entry.
471 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
472 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
473 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
474 front end symbol table entry.
476 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
477 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
478 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
479 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
481 @findex SYMBOL_REF_DATA
482 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
483 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
484 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
486 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
487 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
488 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
489 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
490 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
492 @table @code
493 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
494 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
495 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
496 Set if the symbol refers to a function.
498 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
499 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
500 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
501 Set if the symbol is local to this ``module''.
502 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
504 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
505 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
506 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
507 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
508 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
510 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
511 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
512 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
513 Set if the symbol is located in the small data section.
514 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
516 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
517 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
518 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
519 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
520 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
521 non-thread-local symbols.
523 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
524 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
525 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
526 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
527 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
529 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
530 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
531 @cindex @option{-fsection-anchors}
532 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
533 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
534 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
535 and that can be used to access nearby members of that block.
536 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
538 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
539 @end table
541 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
542 the target's use.
543 @end table
545 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
546 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
547 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
548 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
549 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
551 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
552 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
553 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
554 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
555 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
556 been given an offset within that block.
557 @end table
559 @node Flags
560 @section Flags in an RTL Expression
561 @cindex flags in RTL expression
563 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
564 that are used in certain types of expression.  Most often they
565 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
567 @table @code
568 @findex CROSSING_JUMP_P
569 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/j}
570 @item CROSSING_JUMP_P (@var{x})
571 Nonzero in a @code{jump_insn} if it crosses between hot and cold sections,
572 which could potentially be very far apart in the executable.  The presence
573 of this flag indicates to other optimizations that this branching instruction
574 should not be ``collapsed'' into a simpler branching construct.  It is used
575 when the optimization to partition basic blocks into hot and cold sections
576 is turned on.
578 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
579 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
580 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
581 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
582 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
583 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
584 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
585 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
586 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
587 perhaps with the help of base registers.
588 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
590 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
591 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
592 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
593 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
594 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
595 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
596 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
597 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
598 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
599 printed as @samp{/u}.
601 @findex INSN_DELETED_P
602 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
603 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
604 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
605 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
606 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/v}
607 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
608 @cindex @code{note} and @samp{/v}
609 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{jump_table_data}, @code{barrier}, and @code{note}
610 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
611 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
612 @code{jump_table_data}, @code{barrier}, or @code{note},
613 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
614 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
616 @findex INSN_FROM_TARGET_P
617 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
618 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
619 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
620 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
621 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
622 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
623 slot of a branch, indicates that the insn
624 is from the target of the branch.  If the branch insn has
625 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
626 the branch is taken.  For annulled branches with
627 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
628 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
629 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
630 field and printed as @samp{/s}.
632 @findex LABEL_PRESERVE_P
633 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
634 @cindex @code{note} and @samp{/i}
635 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
636 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
637 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
638 code or data not visible to the RTL of a given function.
639 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
640 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
642 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
643 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
644 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
645 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
646 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
647 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
648 a reference to a non-local label.
649 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
651 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
652 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
653 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
654 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
655 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
656 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
657 are already in a non-addressable component of an aggregate.
658 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
660 @findex MEM_VOLATILE_P
661 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
662 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
663 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
664 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
665 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
666 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
667 nonzero for volatile memory references.
668 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
670 @findex MEM_NOTRAP_P
671 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
672 @cindex @code{call}, in @code{mem}
673 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
674 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
675 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
677 @findex MEM_POINTER
678 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
679 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
680 @item MEM_POINTER (@var{x})
681 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
682 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
684 @findex MEM_READONLY_P
685 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
686 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
687 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
688 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
690 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
691 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
692 example of the later is a shared library's global offset table.  This
693 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
694 writable, but after control is transferred from the runtime loader to the
695 application, this memory will never be subsequently modified.
697 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
699 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
700 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
701 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
702 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
703 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
704 No other INSNs will be moved over it.
705 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
707 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
708 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
709 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
710 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
711 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
712 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
713 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
714 @samp{/i}.
716 @findex REG_POINTER
717 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
718 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
719 @item REG_POINTER (@var{x})
720 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
721 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
723 @findex REG_USERVAR_P
724 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
725 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
726 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
727 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
728 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
729 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
730 @samp{/v}.
732 The same hard register may be used also for collecting the values of
733 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
734 in this kind of use.
736 @findex RTL_CONST_CALL_P
737 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
738 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
739 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
740 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
741 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
742 @samp{/u}.
744 @findex RTL_PURE_CALL_P
745 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
746 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
747 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
748 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
749 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
750 @samp{/i}.
752 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
753 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
754 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
755 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
756 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
758 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
759 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
760 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
761 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
762 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
763 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
764 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
765 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
767 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
768 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
769 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
770 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
771 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
772 @cindex @code{set} and @samp{/f}
773 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
774 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
775 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
776 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
777 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
778 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
779 register to use in place of the frame pointer.
780 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
782 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
783 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
784 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
785 register is used that is near enough to the register save area, and the
786 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
787 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
788 instruction that sets this temporary register must be marked as
789 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
791 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
792 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
793 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
794 instruction.  This note should contain a simple expression of the
795 computation performed by this instruction, i.e., one that
796 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
798 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
799 prologues.
801 @findex SCHED_GROUP_P
802 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
803 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
804 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
805 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/s}
806 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn} and @code{jump_table_data}
807 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
808 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn},
809 @code{jump_insn} or @code{jump_table_data}, indicates that the
810 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
811 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
812 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
813 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
814 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
816 @findex SET_IS_RETURN_P
817 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
818 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
819 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
820 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
821 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
823 @findex SIBLING_CALL_P
824 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
825 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
826 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
827 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
828 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
830 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
831 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
832 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
833 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
834 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
835 string constant pool.
836 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
838 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
839 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
840 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
841 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
842 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
843 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
844 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
845 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
846 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
847 Stored in the @code{unchanging}
848 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
849 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
850 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
852 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
853 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
854 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
855 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
856 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
857 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
858 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
859 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
860 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
861 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
863 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
864 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
865 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
866 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
867 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
868 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
869 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
870 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
871 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
872 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
873 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
874 printed as @samp{/s}.
876 @findex SYMBOL_REF_USED
877 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
878 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
879 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
880 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
881 once.  Stored in the @code{used} field.
883 @findex SYMBOL_REF_WEAK
884 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
885 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
886 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
887 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
888 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
890 @findex SYMBOL_REF_FLAG
891 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
892 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
893 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
894 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
895 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
897 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
898 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
899 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
900 @end table
902 These are the fields to which the above macros refer:
904 @table @code
905 @findex call
906 @cindex @samp{/c} in RTL dump
907 @item call
908 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
910 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
911 infinite loop.
913 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
915 @findex frame_related
916 @cindex @samp{/f} in RTL dump
917 @item frame_related
918 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
919 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
920 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
921 frame pointer.
923 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
925 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
927 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
928 this function's string constant pool.
930 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
932 @findex in_struct
933 @cindex @samp{/s} in RTL dump
934 @item in_struct
935 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
936 contained within the test expression of some loop.
938 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
939 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
941 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
942 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
943 was found.
945 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
946 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
947 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
948 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
950 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
951 dead code.
953 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
954 delay slot of a branch,
955 1 means that this insn is from the target of the branch.
957 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
958 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
960 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
962 @findex return_val
963 @cindex @samp{/i} in RTL dump
964 @item return_val
965 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
966 the value to be returned by the current function.  On
967 machines that pass parameters in registers, the same register number
968 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
969 uses.
971 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
973 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
975 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
977 @findex jump
978 @cindex @samp{/j} in RTL dump
979 @item jump
980 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
981 mem unchanged when we access a component.
983 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
985 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
987 In a @code{jump_insn}, 1 means it is a crossing jump.
989 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
991 @findex unchanging
992 @cindex @samp{/u} in RTL dump
993 @item unchanging
994 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
995 that the value of the expression never changes.
997 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
998 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
1000 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
1001 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
1003 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
1004 something in the per-function constant pool.
1006 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
1007 function.
1009 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
1011 @findex used
1012 @item used
1013 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1014 generation for a function, to count the number of times an expression
1015 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1016 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1018 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1019 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1020 renumbered once.
1022 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1023 the symbol has already been written.
1025 @findex volatil
1026 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1027 @item volatil
1028 @cindex volatile memory references
1029 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1030 expression, it is 1 if the memory
1031 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1032 reordered or combined.
1034 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1035 purposes.
1037 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1038 0 indicates an internal compiler temporary.
1040 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1042 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1043 to a non-local label.
1045 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1046 scheduling barrier.
1048 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1049 @end table
1051 @node Machine Modes
1052 @section Machine Modes
1053 @cindex machine modes
1055 @findex machine_mode
1056 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1057 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1058 type, @code{machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1059 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1060 expressions (declarations and types, to be precise).
1062 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1063 expression is written after the expression code with a colon to separate
1064 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1065 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1066 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1067 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1069 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1070 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1072 @table @code
1073 @findex BImode
1074 @item BImode
1075 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1077 @findex QImode
1078 @item QImode
1079 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1081 @findex HImode
1082 @item HImode
1083 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1085 @findex PSImode
1086 @item PSImode
1087 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1088 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1089 this is the right mode to use for pointers.
1091 @findex SImode
1092 @item SImode
1093 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1095 @findex PDImode
1096 @item PDImode
1097 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1098 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1099 this is the right mode to use for certain pointers.
1101 @findex DImode
1102 @item DImode
1103 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1105 @findex TImode
1106 @item TImode
1107 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1109 @findex OImode
1110 @item OImode
1111 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1113 @findex XImode
1114 @item XImode
1115 ``Hexadeca Integer'' (?) mode represents a sixty-four-byte integer.
1117 @findex QFmode
1118 @item QFmode
1119 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1120 floating point number.
1122 @findex HFmode
1123 @item HFmode
1124 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1125 point number.
1127 @findex TQFmode
1128 @item TQFmode
1129 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1130 (three byte) floating point number.
1132 @findex SFmode
1133 @item SFmode
1134 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1135 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1136 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1137 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1138 single-precision VAX and IBM types.
1140 @findex DFmode
1141 @item DFmode
1142 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1143 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1144 this is a double-precision IEEE floating point number.
1146 @findex XFmode
1147 @item XFmode
1148 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1149 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1150 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1151 to sixteen; this mode is used for either.
1153 @findex SDmode
1154 @item SDmode
1155 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1156 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1157 point).
1159 @findex DDmode
1160 @item DDmode
1161 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1162 floating point number.
1164 @findex TDmode
1165 @item TDmode
1166 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1167 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1169 @findex TFmode
1170 @item TFmode
1171 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1172 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1173 IEEE quad-precision format.
1175 @findex QQmode
1176 @item QQmode
1177 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1178 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1180 @findex HQmode
1181 @item HQmode
1182 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1183 The default format is ``s.15''.
1185 @findex SQmode
1186 @item SQmode
1187 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1188 The default format is ``s.31''.
1190 @findex DQmode
1191 @item DQmode
1192 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1193 The default format is ``s.63''.
1195 @findex TQmode
1196 @item TQmode
1197 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1198 The default format is ``s.127''.
1200 @findex UQQmode
1201 @item UQQmode
1202 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1203 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1205 @findex UHQmode
1206 @item UHQmode
1207 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1208 number.  The default format is ``.16''.
1210 @findex USQmode
1211 @item USQmode
1212 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1213 number.  The default format is ``.32''.
1215 @findex UDQmode
1216 @item UDQmode
1217 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1218 fractional number.  The default format is ``.64''.
1220 @findex UTQmode
1221 @item UTQmode
1222 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1223 fractional number.  The default format is ``.128''.
1225 @findex HAmode
1226 @item HAmode
1227 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1228 The default format is ``s8.7''.
1230 @findex SAmode
1231 @item SAmode
1232 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1233 The default format is ``s16.15''.
1235 @findex DAmode
1236 @item DAmode
1237 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1238 The default format is ``s32.31''.
1240 @findex TAmode
1241 @item TAmode
1242 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1243 The default format is ``s64.63''.
1245 @findex UHAmode
1246 @item UHAmode
1247 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1248 The default format is ``8.8''.
1250 @findex USAmode
1251 @item USAmode
1252 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1253 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1255 @findex UDAmode
1256 @item UDAmode
1257 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1258 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1260 @findex UTAmode
1261 @item UTAmode
1262 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1263 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1265 @findex CCmode
1266 @item CCmode
1267 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1268 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1269 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1270 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1271 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1273 @findex BLKmode
1274 @item BLKmode
1275 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1276 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1277 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1278 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1280 @findex VOIDmode
1281 @item VOIDmode
1282 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1283 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1284 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1285 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1286 the absence of any mode.
1288 @findex QCmode
1289 @findex HCmode
1290 @findex SCmode
1291 @findex DCmode
1292 @findex XCmode
1293 @findex TCmode
1294 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1295 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1296 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1297 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1298 @code{TFmode}, respectively.
1300 @findex CQImode
1301 @findex CHImode
1302 @findex CSImode
1303 @findex CDImode
1304 @findex CTImode
1305 @findex COImode
1306 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1307 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1308 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1309 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1310 respectively.
1312 @findex BND32mode
1313 @findex BND64mode
1314 @item BND32mode BND64mode
1315 These modes stand for bounds for pointer of 32 and 64 bit size respectively.
1316 Mode size is double pointer mode size.
1317 @end table
1319 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1320 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1321 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1323 The only modes which a machine description @i{must} support are
1324 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1325 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1326 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1327 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1328 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1329 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1330 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1332 @cindex mode classes
1333 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1334 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1335 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1336 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1337 mode classes are:
1339 @table @code
1340 @findex MODE_INT
1341 @item MODE_INT
1342 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1343 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1344 @code{OImode}.
1346 @findex MODE_PARTIAL_INT
1347 @item MODE_PARTIAL_INT
1348 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1349 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1351 @findex MODE_FLOAT
1352 @item MODE_FLOAT
1353 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1354 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1355 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1357 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1358 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1359 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1360 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1362 @findex MODE_FRACT
1363 @item MODE_FRACT
1364 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1365 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1367 @findex MODE_UFRACT
1368 @item MODE_UFRACT
1369 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1370 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1372 @findex MODE_ACCUM
1373 @item MODE_ACCUM
1374 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1375 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1377 @findex MODE_UACCUM
1378 @item MODE_UACCUM
1379 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1380 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1382 @findex MODE_COMPLEX_INT
1383 @item MODE_COMPLEX_INT
1384 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1386 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1387 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1388 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1389 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1390 @code{TCmode}.
1392 @findex MODE_FUNCTION
1393 @item MODE_FUNCTION
1394 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1395 (These are not currently implemented).
1397 @findex MODE_CC
1398 @item MODE_CC
1399 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1400 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1401 @xref{Jump Patterns},
1402 also see @ref{Condition Code}.
1404 @findex MODE_POINTER_BOUNDS
1405 @item MODE_POINTER_BOUNDS
1406 Pointer bounds modes.  Used to represent values of pointer bounds type.
1407 Operations in these modes may be executed as NOPs depending on hardware
1408 features and environment setup.
1410 @findex MODE_RANDOM
1411 @item MODE_RANDOM
1412 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1413 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1414 @code{MODE_RANDOM}.
1415 @end table
1417 Here are some C macros that relate to machine modes:
1419 @table @code
1420 @findex GET_MODE
1421 @item GET_MODE (@var{x})
1422 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1424 @findex PUT_MODE
1425 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1426 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1428 @findex NUM_MACHINE_MODES
1429 @item NUM_MACHINE_MODES
1430 Stands for the number of machine modes available on the target
1431 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1432 machine mode.
1434 @findex GET_MODE_NAME
1435 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1436 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1438 @findex GET_MODE_CLASS
1439 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1440 Returns the mode class of mode @var{m}.
1442 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1443 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1444 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1445 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1447 @findex GET_MODE_SIZE
1448 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1449 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1451 @findex GET_MODE_BITSIZE
1452 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1453 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1455 @findex GET_MODE_IBIT
1456 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1457 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1459 @findex GET_MODE_FBIT
1460 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1461 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1463 @findex GET_MODE_MASK
1464 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1465 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1466 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1467 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1469 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1470 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1471 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1473 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1474 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1475 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1476 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1477 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1478 part.
1480 @findex GET_MODE_NUNITS
1481 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1482 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1483 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1485 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1486 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1487 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1488 @end table
1490 The following 3 variables are defined on every target.   They can be
1491 used to allocate buffers that are guaranteed to be large enough to
1492 hold any value that can be represented on the target.   The first two
1493 can be overridden by defining them in the target's mode.def file,
1494 however, the value must be a constant that can determined very early
1495 in the compilation process.   The third symbol cannot be overridden.
1497 @table @code
1498 @findex BITS_PER_UNIT
1499 @item BITS_PER_UNIT
1500 The number of bits in an addressable storage unit (byte).  If you do
1501 not define this, the default is 8.
1503 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1504 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1505 The maximum bitsize of any mode that is used in integer math.  This
1506 should be overridden by the target if it uses large integers as
1507 containers for larger vectors but otherwise never uses the contents to
1508 compute integer values.
1510 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1511 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1512 The bitsize of the largest mode on the target.   
1513 @end table
1515 @findex byte_mode
1516 @findex word_mode
1517 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1518 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1519 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1520 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1522 @node Constants
1523 @section Constant Expression Types
1524 @cindex RTL constants
1525 @cindex RTL constant expression types
1527 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1529 @table @code
1530 @findex const_int
1531 @item (const_int @var{i})
1532 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1533 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1534 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1536 Constants generated for modes with fewer bits than in
1537 @code{HOST_WIDE_INT} must be sign extended to full width (e.g., with
1538 @code{gen_int_mode}).  For constants for modes with more bits than in
1539 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1540 copies of the top bit.  Note however that values are neither
1541 inherently signed nor inherently unsigned; where necessary, signedness
1542 is determined by the rtl operation instead.
1544 @findex const0_rtx
1545 @findex const1_rtx
1546 @findex const2_rtx
1547 @findex constm1_rtx
1548 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1549 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1550 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1551 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1552 only expression for integer value negative one is found in
1553 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1554 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1555 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1556 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1558 @findex const_true_rtx
1559 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1560 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1561 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1562 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1563 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1564 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1566 @findex const_double
1567 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1568 This represents either a floating-point constant of mode @var{m} or
1569 (on older ports that do not define
1570 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT}) an integer constant too large to fit
1571 into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT} bits but small enough to fit within
1572 twice that number of bits.  In the latter case, @var{m} will be
1573 @code{VOIDmode}.  For integral values constants for modes with more
1574 bits than twice the number in @code{HOST_WIDE_INT} the implied high
1575 order bits of that constant are copies of the top bit of
1576 @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.  Note however that integral values are
1577 neither inherently signed nor inherently unsigned; where necessary,
1578 signedness is determined by the rtl operation instead.
1580 On more modern ports, @code{CONST_DOUBLE} only represents floating
1581 point values.  New ports define @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to
1582 make this designation.
1584 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1585 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1586 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1587 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1589 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1590 the number of integers used to store the value depends on the size of
1591 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1592 represent a floating point number, but not precisely in the target
1593 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1594 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1595 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1597 @findex CONST_WIDE_INT
1598 @item (const_wide_int:@var{m} @var{nunits} @var{elt0} @dots{})
1599 This contains an array of @code{HOST_WIDE_INT}s that is large enough
1600 to hold any constant that can be represented on the target.  This form
1601 of rtl is only used on targets that define
1602 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to be nonzero and then
1603 @code{CONST_DOUBLE}s are only used to hold floating-point values.  If
1604 the target leaves @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} defined as 0,
1605 @code{CONST_WIDE_INT}s are not used and @code{CONST_DOUBLE}s are as
1606 they were before.
1608 The values are stored in a compressed format.  The higher-order
1609 0s or -1s are not represented if they are just the logical sign
1610 extension of the number that is represented.
1612 @findex CONST_WIDE_INT_VEC
1613 @item CONST_WIDE_INT_VEC (@var{code})
1614 Returns the entire array of @code{HOST_WIDE_INT}s that are used to
1615 store the value.  This macro should be rarely used.
1617 @findex CONST_WIDE_INT_NUNITS
1618 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code})
1619 The number of @code{HOST_WIDE_INT}s used to represent the number.
1620 Note that this generally is smaller than the number of
1621 @code{HOST_WIDE_INT}s implied by the mode size.
1623 @findex CONST_WIDE_INT_ELT
1624 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code},@var{i})
1625 Returns the @code{i}th element of the array.   Element 0 is contains
1626 the low order bits of the constant.
1628 @findex const_fixed
1629 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1630 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1631 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1632 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1633 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1634 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1636 @findex const_vector
1637 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1638 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1639 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1640 the @code{const_int}, @code{const_wide_int}, @code{const_double} or
1641 @code{const_fixed} elements.
1643 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1644 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1646 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1647 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1648 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1649 desired.
1651 @findex const_string
1652 @item (const_string @var{str})
1653 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1654 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1655 strings in C are placed in memory.
1657 @findex symbol_ref
1658 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1659 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1660 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1661 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1662 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1663 with @samp{_}.
1665 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1666 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1668 @findex label_ref
1669 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1670 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1671 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1672 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1673 sequence to identify the place where the label should go.
1675 The reason for using a distinct expression type for code label
1676 references is so that jump optimization can distinguish them.
1678 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1679 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1681 @findex const
1682 @item (const:@var{m} @var{exp})
1683 Wraps an rtx computation @var{exp} whose inputs and result do not
1684 change during the execution of a thread.  There are two valid uses.
1685 The first is to represent a global or thread-local address calculation.
1686 In this case @var{exp} should contain @code{const_int},
1687 @code{symbol_ref}, @code{label_ref} or @code{unspec} expressions,
1688 combined with @code{plus} and @code{minus}.  Any such @code{unspec}s
1689 are target-specific and typically represent some form of relocation
1690 operator.  @var{m} should be a valid address mode.
1692 The second use of @code{const} is to wrap a vector operation.
1693 In this case @var{exp} must be a @code{vec_duplicate} or
1694 @code{vec_series} expression.
1696 @findex high
1697 @item (high:@var{m} @var{exp})
1698 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1699 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1700 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1701 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1702 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1703 reference a global memory location.
1705 @var{m} should be @code{Pmode}.
1706 @end table
1708 @findex CONST0_RTX
1709 @findex CONST1_RTX
1710 @findex CONST2_RTX
1711 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1712 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1713 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1714 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1715 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1716 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1717 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1718 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1719 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1720 for vector modes.
1722 @node Regs and Memory
1723 @section Registers and Memory
1724 @cindex RTL register expressions
1725 @cindex RTL memory expressions
1727 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1728 registers and to main memory.
1730 @table @code
1731 @findex reg
1732 @cindex hard registers
1733 @cindex pseudo registers
1734 @item (reg:@var{m} @var{n})
1735 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1736 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1737 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1738 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1739 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1740 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1741 registers or into memory references.
1743 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1744 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1745 For example, a register may contain a full word but there may be
1746 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1747 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1748 various precisions.
1750 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1751 the mode must always be specified.
1753 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1754 description, since the number of hard registers on the machine is an
1755 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1756 all of the machine registers must be general registers.  All the
1757 machine registers that can be used for storage of data are given
1758 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1759 instructions or can hold only certain types of data.
1761 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1762 function, but each pseudo register is given a natural mode
1763 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1764 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1765 expression is used.
1767 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1768 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1769 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1770 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1771 with the specified one.
1773 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1774 represented by a unique @code{reg} expression.
1776 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1777 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1778 Some pseudo register numbers, those within the range of
1779 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1780 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1781 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1782 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1783 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1785 @table @code
1786 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1787 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1788 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1789 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1790 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1791 registers.
1793 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1794 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1795 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1796 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1797 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1799 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1800 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1801 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1802 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1803 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1804 to the first variable on the stack.
1806 @cindex @code{TARGET_STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1807 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1808 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1809 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1810 @code{TARGET_STARTING_FRAME_OFFSET}.
1812 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1813 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1814 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1815 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1816 memory desired.
1818 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1819 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1820 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1821 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1823 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1824 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1825 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1826 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1827 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1829 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1830 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1831 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1832 @end table
1834 @findex subreg
1835 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1837 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1838 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1839 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1841 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1842 operate on it in a different mode, the register must be
1843 enclosed in a @code{subreg}.
1845 There are currently three supported types for the first operand of a
1846 @code{subreg}:
1847 @itemize
1848 @item pseudo registers
1849 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1850 @code{reg}s as their first operand.
1852 @item mem
1853 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1854 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1855 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1856 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1857 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1858 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1859 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1860 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1861 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1862 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1863 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1864 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1866 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1867 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1868 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1869 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1870 supported in the future.
1872 @item hard registers
1873 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1874 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1875 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1877 @end itemize
1879 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1880 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1882 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1883 usage and rules:
1885 @table @asis
1886 @item Paradoxical subregs
1887 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1888 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1889 class of @code{subreg} is:
1891 @smallexample
1892 paradoxical_subreg_p (@var{m1}, @var{m2})
1893 @end smallexample
1895 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1896 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1897 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1898 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1899 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1900 defined.
1902 The high-order bits of rvalues are defined in the following circumstances:
1904 @itemize
1905 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1906 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1907 can control how the high-order bits are defined.
1909 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1910 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1911 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1912 Such subregs usually represent local variables, register variables
1913 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1915 @end itemize
1917 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1918 big-endian targets.
1920 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1922 @smallexample
1923 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1924 @end smallexample
1926 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1927 2 bytes.  A subsequent:
1929 @smallexample
1930 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1931 @end smallexample
1933 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1934 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1935 false.
1937 @item Normal subregs
1938 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1939 expression is called @dfn{normal}.
1941 @findex REGMODE_NATURAL_SIZE
1942 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1943 @var{reg}.  For this purpose, @var{reg} is divided into
1944 individually-addressable blocks in which each block has:
1946 @smallexample
1947 REGMODE_NATURAL_SIZE (@var{m2})
1948 @end smallexample
1950 bytes.  Usually the value is @code{UNITS_PER_WORD}; that is,
1951 most targets usually treat each word of a register as being
1952 independently addressable.
1954 There are two types of normal @code{subreg}.  If @var{m1} is known
1955 to be no bigger than a block, the @code{subreg} refers to the
1956 least-significant part (or @dfn{lowpart}) of one block of @var{reg}.
1957 If @var{m1} is known to be larger than a block, the @code{subreg} refers
1958 to two or more complete blocks.
1960 When used as an lvalue, @code{subreg} is a block-based accessor.
1961 Storing to a @code{subreg} modifies all the blocks of @var{reg} that
1962 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other blocks of @var{reg}
1963 alone.
1965 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a block,
1966 the other bits of the referenced block are usually left in an undefined
1967 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1968 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1969 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1970 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1972 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1973 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1974 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1975 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1977 @itemize
1978 @item
1979 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1980 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1981 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1982 significant word.
1984 @item
1985 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1986 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1987 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1988 significant byte within a word.
1989 @end itemize
1991 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1992 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1993 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1994 floating point values as if they had the same endianness as integer
1995 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1996 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1997 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1999 Thus,
2001 @smallexample
2002 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
2003 @end smallexample
2005 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
2007 @smallexample
2008 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
2009 @end smallexample
2011 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
2012 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
2014 @end table
2016 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
2017 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
2018 number of undefined bits.  For example:
2020 @smallexample
2021 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
2022 @end smallexample
2024 @findex REGMODE_NATURAL_SIZE
2025 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
2026 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
2027 defined.  If we assume @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (DImode) <= 4},
2028 then the following two @code{subreg}s:
2030 @smallexample
2031 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
2032 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
2033 @end smallexample
2035 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
2036 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
2037 of undefined bits.
2039 If @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (PSImode) <= 2} then these two @code{subreg}s:
2041 @smallexample
2042 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
2043 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
2044 @end smallexample
2046 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
2047 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
2048 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
2049 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
2051 @smallexample
2052 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
2053 @end smallexample
2055 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
2056 value @samp{(reg:HI 4)}.
2058 @cindex @code{TARGET_CAN_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
2059 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
2060 If the semantics are not correct for particular combinations of
2061 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
2062 must ensure that those combinations are never used.  For example:
2064 @smallexample
2065 TARGET_CAN_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
2066 @end smallexample
2068 must be false for every class @var{class} that includes @var{reg}.
2070 @findex SUBREG_REG
2071 @findex SUBREG_BYTE
2072 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
2073 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
2074 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
2076 It has been several years since a platform in which
2077 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
2078 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
2079 may be confronted with code rot.
2081 @findex scratch
2082 @cindex scratch operands
2083 @item (scratch:@var{m})
2084 This represents a scratch register that will be required for the
2085 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
2086 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
2087 the reload pass.
2089 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
2090 (@pxref{Side Effects}).
2092 @findex cc0
2093 @cindex condition code register
2094 @item (cc0)
2095 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2096 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2098 @itemize @bullet
2099 @item
2100 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2101 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2103 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2104 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2105 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2106 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2108 @item
2109 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2110 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2111 which comparison instructions must specify the condition to test.
2113 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2114 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2115 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2116 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2117 @end itemize
2119 @findex cc0_rtx
2120 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2121 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2122 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2124 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2125 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2126 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2127 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2128 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2129 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2130 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2131 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2133 On some machines, the condition code register is given a register number
2134 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2135 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2136 condition code.  Other machines store condition codes in general
2137 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2139 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2140 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2141 condition code.  This is best handled by normally generating the
2142 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2143 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2144 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2145 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2147 @findex pc
2148 @item (pc)
2149 @cindex program counter
2150 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2151 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2152 certain specific contexts in jump instructions.
2154 @findex pc_rtx
2155 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2156 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2157 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2159 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2160 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2162 @findex mem
2163 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2164 This RTX represents a reference to main memory at an address
2165 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2166 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2167 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2168 reference the same memory address.
2170 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2171 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2172 stack deallocation patterns.
2174 @findex concat
2175 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2176 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2177 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2178 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2179 ordinary insn chain.
2181 @findex concatn
2182 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2183 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2184 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2185 declarations, and not in the insn chain.
2186 @end table
2188 @node Arithmetic
2189 @section RTL Expressions for Arithmetic
2190 @cindex arithmetic, in RTL
2191 @cindex math, in RTL
2192 @cindex RTL expressions for arithmetic
2194 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2195 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2196 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2197 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2199 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2200 second operand.
2202 @table @code
2203 @findex plus
2204 @findex ss_plus
2205 @findex us_plus
2206 @cindex RTL sum
2207 @cindex RTL addition
2208 @cindex RTL addition with signed saturation
2209 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2210 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2211 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2212 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2214 These three expressions all represent the sum of the values
2215 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2216 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2217 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2218 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2219 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2221 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2223 @findex lo_sum
2224 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2226 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2227 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2228 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2229 to reference a global memory location.
2231 The number of low order bits is machine-dependent but is
2232 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2233 bits set by @code{high}.
2235 @var{m} should be @code{Pmode}.
2237 @findex minus
2238 @findex ss_minus
2239 @findex us_minus
2240 @cindex RTL difference
2241 @cindex RTL subtraction
2242 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2243 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2244 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2245 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2246 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2248 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2249 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2250 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2252 @findex compare
2253 @cindex RTL comparison
2254 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2255 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2256 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2257 infinite precision.
2259 Of course, machines cannot really subtract with infinite precision.
2260 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2261 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2262 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2263 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2264 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2266 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2267 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2268 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2269 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2270 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2271 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2272 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2273 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2274 this information.
2276 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2277 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2278 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2279 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2280 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2281 be @code{VOIDmode}.
2283 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2284 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2286 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2287 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2288 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2289 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2290 still known.
2292 @findex neg
2293 @findex ss_neg
2294 @findex us_neg
2295 @cindex negation
2296 @cindex negation with signed saturation
2297 @cindex negation with unsigned saturation
2298 @item (neg:@var{m} @var{x})
2299 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2300 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2301 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2302 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2303 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2304 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2305 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2306 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2307 maximum or minimum signed or unsigned value.
2309 @findex mult
2310 @findex ss_mult
2311 @findex us_mult
2312 @cindex multiplication
2313 @cindex product
2314 @cindex multiplication with signed saturation
2315 @cindex multiplication with unsigned saturation
2316 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2317 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2318 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2319 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2320 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2321 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2322 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2324 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2325 than the operands.  Write the pattern for this as
2327 @smallexample
2328 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2329 @end smallexample
2331 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2332 not be the same.
2334 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2335 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2337 @findex fma
2338 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2339 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2340 functions, which compute @samp{@var{x} * @var{y} + @var{z}}
2341 without doing an intermediate rounding step.
2343 @findex div
2344 @findex ss_div
2345 @cindex division
2346 @cindex signed division
2347 @cindex signed division with signed saturation
2348 @cindex quotient
2349 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2350 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2351 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2352 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2353 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2354 quotient.
2355 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2356 or minimum signed value.
2358 Some machines have division instructions in which the operands and
2359 quotient widths are not all the same; you should represent
2360 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2362 @smallexample
2363 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2364 @end smallexample
2366 @findex udiv
2367 @cindex unsigned division
2368 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2369 @cindex division
2370 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2371 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2372 Like @code{div} but represents unsigned division.
2373 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2374 or minimum unsigned value.
2376 @findex mod
2377 @findex umod
2378 @cindex remainder
2379 @cindex division
2380 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2381 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2382 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2383 the quotient.
2385 @findex smin
2386 @findex smax
2387 @cindex signed minimum
2388 @cindex signed maximum
2389 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2390 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2391 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2392 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2393 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2394 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2395 is returned as the result.
2397 @findex umin
2398 @findex umax
2399 @cindex unsigned minimum and maximum
2400 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2401 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2402 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2403 integers.
2405 @findex not
2406 @cindex complement, bitwise
2407 @cindex bitwise complement
2408 @item (not:@var{m} @var{x})
2409 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2410 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2412 @findex and
2413 @cindex logical-and, bitwise
2414 @cindex bitwise logical-and
2415 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2416 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2417 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2418 a fixed-point machine mode.
2420 @findex ior
2421 @cindex inclusive-or, bitwise
2422 @cindex bitwise inclusive-or
2423 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2424 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2425 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2426 fixed-point mode.
2428 @findex xor
2429 @cindex exclusive-or, bitwise
2430 @cindex bitwise exclusive-or
2431 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2432 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2433 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2434 fixed-point mode.
2436 @findex ashift
2437 @findex ss_ashift
2438 @findex us_ashift
2439 @cindex left shift
2440 @cindex shift
2441 @cindex arithmetic shift
2442 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2443 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2444 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2445 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2446 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2447 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2448 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2449 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2450 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2451 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2452 shifted out differs from the final sign bit.
2454 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2455 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2456 mode is determined by the mode called for in the machine description
2457 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2458 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2460 @findex lshiftrt
2461 @cindex right shift
2462 @findex ashiftrt
2463 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2464 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2465 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2466 these two operations are distinct.
2468 @findex rotate
2469 @cindex rotate
2470 @cindex left rotate
2471 @findex rotatert
2472 @cindex right rotate
2473 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2474 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2475 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2476 use @code{rotate}.
2478 @findex abs
2479 @findex ss_abs
2480 @cindex absolute value
2481 @item (abs:@var{m} @var{x})
2482 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2483 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2484 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2485 maximum signed value.
2488 @findex sqrt
2489 @cindex square root
2490 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2491 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2492 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2494 @findex ffs
2495 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2496 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2497 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2498 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2499 or @code{VOIDmode}.
2501 @findex clrsb
2502 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2503 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2504 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2505 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2506 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2507 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2509 @findex clz
2510 @item (clz:@var{m} @var{x})
2511 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2512 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2513 If @var{x} is zero, the value is determined by
2514 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2515 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2516 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2518 @findex ctz
2519 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2520 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2521 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2522 If @var{x} is zero, the value is determined by
2523 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2524 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2525 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2527 @findex popcount
2528 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2529 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2530 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2532 @findex parity
2533 @item (parity:@var{m} @var{x})
2534 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2535 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2536 @code{VOIDmode}.
2538 @findex bswap
2539 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2540 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2541 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2542 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2543 @end table
2545 @node Comparisons
2546 @section Comparison Operations
2547 @cindex RTL comparison operations
2549 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2550 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2551 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2552 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2553 whose results have a `MODE_INT' mode,
2554 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2555 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2556 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2557 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2558 that return vector results.
2559 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2560 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2561 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2562 @code{VOIDmode}.
2564 @cindex condition codes
2565 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2566 comparison operators may be used to compare the condition codes
2567 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2568 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2569 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2570 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2571 code; only @code{note} insns may separate them.
2573 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2574 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2575 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2576 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2577 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2578 constant folding.
2580 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2581 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2582 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2583 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2584 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2585 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2587 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2588 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2589 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2590 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2591 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2592 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2594 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2595 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2597 @table @code
2598 @findex eq
2599 @cindex equal
2600 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2601 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2602 are equal, otherwise 0.
2604 @findex ne
2605 @cindex not equal
2606 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2607 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2608 are not equal, otherwise 0.
2610 @findex gt
2611 @cindex greater than
2612 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2613 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2614 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2616 @findex gtu
2617 @cindex greater than
2618 @cindex unsigned greater than
2619 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2620 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2622 @findex lt
2623 @cindex less than
2624 @findex ltu
2625 @cindex unsigned less than
2626 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2627 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2628 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2630 @findex ge
2631 @cindex greater than
2632 @findex geu
2633 @cindex unsigned greater than
2634 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2635 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2636 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2638 @findex le
2639 @cindex less than or equal
2640 @findex leu
2641 @cindex unsigned less than
2642 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2643 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2644 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2646 @findex if_then_else
2647 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2648 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2649 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2650 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2651 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2652 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2654 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2655 to express conditional jumps.
2657 @findex cond
2658 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2659 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2660 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2661 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2662 none of the tests are nonzero expressions.
2664 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2665 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2666 @end table
2668 @node Bit-Fields
2669 @section Bit-Fields
2670 @cindex bit-fields
2672 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2674 @table @code
2675 @findex sign_extract
2676 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2677 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2678 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2679 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2680 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2681 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2682 @var{pos} counts from.
2684 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2685 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2686 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2687 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2688 which is the default if none is specified.
2690 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2691 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2693 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2694 @var{loc} if it were a register.
2696 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2697 in RTL.
2699 @findex zero_extract
2700 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2701 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2702 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2703 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2705 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2706 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2707 insertion of a value into the specified bit-field.
2708 @end table
2710 @node Vector Operations
2711 @section Vector Operations
2712 @cindex vector operations
2714 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2715 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2716 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2717 operations.
2719 @table @code
2720 @findex vec_merge
2721 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2722 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2723 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2724 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2725 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2726 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2727 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2729 @findex vec_select
2730 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2731 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2732 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2733 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2734 number of the source subpart that should be stored into it.
2735 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2736 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2737 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2739 @findex vec_concat
2740 @item (vec_concat:@var{m} @var{x1} @var{x2})
2741 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2742 vectors or scalars @var{x1} and @var{x2}; its length is the sum of the
2743 lengths of the two inputs.
2745 @findex vec_duplicate
2746 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{x})
2747 This operation converts a scalar into a vector or a small vector into a
2748 larger one by duplicating the input values.  The output vector mode must have
2749 the same submodes as the input vector mode or the scalar modes, and the
2750 number of output parts must be an integer multiple of the number of input
2751 parts.
2753 @findex vec_series
2754 @item (vec_series:@var{m} @var{base} @var{step})
2755 This operation creates a vector in which element @var{i} is equal to
2756 @samp{@var{base} + @var{i}*@var{step}}.  @var{m} must be a vector integer mode.
2757 @end table
2759 @node Conversions
2760 @section Conversions
2761 @cindex conversions
2762 @cindex machine mode conversions
2764 All conversions between machine modes must be represented by
2765 explicit conversion operations.  For example, an expression
2766 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2767 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2768 operation requires two operands of the same machine mode.
2769 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2770 operation, as in
2772 @smallexample
2773 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2774 @end smallexample
2776 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2777 may be more than one way of converting from a given starting mode
2778 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2779 to do it.
2781 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2782 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2783 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2784 must be placed into a register.
2786 @table @code
2787 @findex sign_extend
2788 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2789 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2790 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2791 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2793 @findex zero_extend
2794 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2795 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2796 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2797 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2799 @findex float_extend
2800 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2801 Represents the result of extending the value @var{x}
2802 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2803 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2805 @findex truncate
2806 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2807 Represents the result of truncating the value @var{x}
2808 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2809 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2811 @findex ss_truncate
2812 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2813 Represents the result of truncating the value @var{x}
2814 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2815 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2816 modes.
2818 @findex us_truncate
2819 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2820 Represents the result of truncating the value @var{x}
2821 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2822 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2823 modes.
2825 @findex float_truncate
2826 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2827 Represents the result of truncating the value @var{x}
2828 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2829 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2831 @findex float
2832 @item (float:@var{m} @var{x})
2833 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2834 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2836 @findex unsigned_float
2837 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2838 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2839 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2841 @findex fix
2842 @item (fix:@var{m} @var{x})
2843 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2844 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2845 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2846 towards zero.
2848 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2849 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2850 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2851 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2853 @findex unsigned_fix
2854 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2855 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2856 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2857 is not specified.
2859 @findex fract_convert
2860 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2861 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2862 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2863 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2864 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2865 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2866 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2868 @findex sat_fract
2869 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2870 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2871 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2872 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2873 fixed-point mode @var{m}.
2874 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2875 maximum or the minimum.
2877 @findex unsigned_fract_convert
2878 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2879 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2880 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2881 fixed-point mode @var{m}.
2882 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2884 @findex unsigned_sat_fract
2885 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2886 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2887 fixed-point mode @var{m}.
2888 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2889 maximum or the minimum.
2890 @end table
2892 @node RTL Declarations
2893 @section Declarations
2894 @cindex RTL declarations
2895 @cindex declarations, RTL
2897 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2898 but rather state assertions about their operands.
2900 @table @code
2901 @findex strict_low_part
2902 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2903 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2904 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2905 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2906 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2908 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2909 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2910 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2911 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2912 register when @var{m} is smaller than @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (@var{n})}.
2913 @end table
2915 @node Side Effects
2916 @section Side Effect Expressions
2917 @cindex RTL side effect expressions
2919 The expression codes described so far represent values, not actions.
2920 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2921 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2922 expression codes are used to represent side effects.
2924 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2925 the codes described above, which represent values, appear only as
2926 the operands of these.
2928 @table @code
2929 @findex set
2930 @item (set @var{lval} @var{x})
2931 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2932 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2933 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2934 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2935 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2937 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2938 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2940 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2941 width of the register, then it means that the part of the register
2942 specified by the machine mode is given the specified value and the
2943 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2944 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2945 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2946 an undefined way.
2948 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2949 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2950 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2952 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2953 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2954 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2955 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2956 appear in @var{lval}.
2958 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2959 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2960 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2961 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2962 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2963 Use the former expression to save space during the compilation.
2965 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2966 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2967 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2968 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2969 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2970 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2971 is also passed partly in memory.
2973 @cindex jump instructions and @code{set}
2974 @cindex @code{if_then_else} usage
2975 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2976 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2977 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2978 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2979 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2980 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2981 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2982 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2983 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2984 branch tables.
2986 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2987 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2988 valid for the mode of @var{lval}.
2990 @findex SET_DEST
2991 @findex SET_SRC
2992 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2993 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2995 @findex return
2996 @item (return)
2997 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2998 current function, on machines where this can be done with one
2999 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
3000 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
3001 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
3002 the @code{return} expression code is never used.
3004 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
3005 placed in @code{pc} to return to the caller.
3007 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
3008 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
3010 @findex simple_return
3011 @item (simple_return)
3012 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
3013 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
3014 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
3015 conditional jumps.
3017 @findex call
3018 @item (call @var{function} @var{nargs})
3019 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
3020 whose address is the address of the function to be called.
3021 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
3022 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
3023 others, it represents the number of argument registers.
3025 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
3026 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
3027 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
3028 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
3029 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
3030 addressed.
3032 @findex clobber
3033 @item (clobber @var{x})
3034 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
3035 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
3036 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
3038 One place this is used is in string instructions that store standard
3039 values into particular hard registers.  It may not be worth the
3040 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
3041 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
3042 attempt to keep data in them across the string instruction.
3044 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
3045 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
3046 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
3047 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
3049 Note that the machine description classifies certain hard registers as
3050 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
3051 default to clobber these registers, so there is no need to use
3052 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
3053 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
3054 unless the function is declared @code{const}.
3056 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
3057 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
3058 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
3059 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
3060 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
3062 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
3063 and add instructions don't use an MQ register but which has an
3064 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
3065 a combined instruction might require a temporary register while the
3066 constituent instructions might not.
3068 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
3069 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
3070 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
3071 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
3072 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
3073 register to the clobber and the input operands if there is an insn
3074 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
3075 the clobber and the hard register is in register classes of the
3076 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
3077 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
3078 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
3079 there for use as a temporary.
3081 For instructions that require a temporary register, you should use
3082 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
3083 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
3084 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
3085 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
3086 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
3088 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
3089 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
3090 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
3091 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
3093 @findex use
3094 @item (use @var{x})
3095 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
3096 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
3097 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3098 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3099 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3101 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3102 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3103 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3104 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3105 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3106 of a special control register:
3108 @smallexample
3109 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3110                                        (reg:SI 4)] 0))
3111            (use (reg:SI 1))])
3112 @end smallexample
3114 @noindent
3116 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3117 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3118 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3119 if register 1 changes in between.
3121 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3122 that the register is live.  You should think twice before adding
3123 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3124 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3125 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3126 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3127 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3128 @samp{call} patterns.
3130 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3131 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3132 before the reload phase exits.
3134 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3135 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3136 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3137 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3138 phase exits.
3140 @findex parallel
3141 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3142 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3143 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3144 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3145 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3146 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3148 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3149 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3150 performed.  For example,
3152 @smallexample
3153 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3154            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3155 @end smallexample
3157 @noindent
3158 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3159 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3160 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3161 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3163 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3164 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3165 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3166 instruction this way:
3168 @smallexample
3169 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3170            (set (pc) (if_then_else
3171                         (eq (cc0) (const_int 0))
3172                         (label_ref @dots{})
3173                         (pc)))])
3174 @end smallexample
3176 @noindent
3177 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3178 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3179 new value that is set by this instruction.
3181 @cindex peephole optimization, RTL representation
3182 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3183 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3184 whose elements are the operands needed to output the resulting
3185 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3186 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3187 but it is OK then because no further optimization remains to be done.
3188 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3189 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3191 @findex cond_exec
3192 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3193 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3194 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3195 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3196 side-effects.
3198 @findex sequence
3199 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3200 Represents a sequence of insns.  If a @code{sequence} appears in the
3201 chain of insns, then each of the @var{insns} that appears in the sequence
3202 must be suitable for appearing in the chain of insns, i.e. must satisfy
3203 the @code{INSN_P} predicate.
3205 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3206 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3207 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3208 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3210 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3211 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3212 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3213 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3214 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3215 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3216 @xref{Delay Slots}.
3218 Some back ends also use @code{sequence} objects for purposes other than
3219 delay-slot groups.  This is not supported in the common parts of the
3220 compiler, which treat such sequences as delay-slot groups.
3222 DWARF2 Call Frame Address (CFA) adjustments are sometimes also expressed
3223 using @code{sequence} objects as the value of a @code{RTX_FRAME_RELATED_P}
3224 note.  This only happens if the CFA adjustments cannot be easily derived
3225 from the pattern of the instruction to which the note is attached.  In
3226 such cases, the value of the note is used instead of best-guesing the
3227 semantics of the instruction.  The back end can attach notes containing
3228 a @code{sequence} of @code{set} patterns that express the effect of the
3229 parent instruction.
3230 @end table
3232 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3233 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3234 effects as such:
3236 @table @code
3237 @findex asm_input
3238 @item (asm_input @var{s})
3239 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3241 @findex unspec
3242 @findex unspec_volatile
3243 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3244 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3245 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3246 selects between multiple machine-specific operations.
3247 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3248 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3250 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3251 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3253 @findex addr_vec
3254 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3255 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3256 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3257 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3258 @code{Pmode}.
3260 @findex addr_diff_vec
3261 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3262 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3263 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3264 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3265 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3266 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3267 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3268 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3269 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3271 @findex prefetch
3272 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3273 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3274 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3275 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3276 prefetch.
3277 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3278 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3279 targets that do not support locality hints should ignore this.
3281 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3282 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3283 instructions.
3284 @end table
3286 @node Incdec
3287 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3288 @cindex RTL preincrement
3289 @cindex RTL postincrement
3290 @cindex RTL predecrement
3291 @cindex RTL postdecrement
3293 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3295 @table @code
3296 @findex pre_dec
3297 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3298 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3299 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3300 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3301 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3302 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3303 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3304 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3305 example of its use:
3307 @smallexample
3308 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3309 @end smallexample
3311 @noindent
3312 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3313 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3315 @findex pre_inc
3316 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3317 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3319 @findex post_dec
3320 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3321 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3322 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3323 being decremented.
3325 @findex post_inc
3326 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3327 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3329 @findex post_modify
3330 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3332 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3333 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3334 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3335 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3337 The expression @var{y} must be one of three forms:
3338 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3339 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3340 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3341 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3343 Here is an example of its use:
3345 @smallexample
3346 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3347                                           (reg:SI 48))))
3348 @end smallexample
3350 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3351 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3353 @findex pre_modify
3354 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3355 Similar except side effects happen before the use.
3356 @end table
3358 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3359 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3360 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3361 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3362 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3363 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3365 If a register used as the operand of these expressions is used in
3366 another address in an insn, the original value of the register is used.
3367 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3368 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3369 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3370 as ambiguous and disallowed.
3372 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3373 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3374 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3375 done because machines that allow these operations at all typically
3376 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3377 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3378 in the machine description.
3380 @node Assembler
3381 @section Assembler Instructions as Expressions
3382 @cindex assembler instructions in RTL
3384 @cindex @code{asm_operands}, usage
3385 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3386 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3387 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3388 a single output operand, like this:
3390 @smallexample
3391 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3392 @end smallexample
3394 @noindent
3395 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3396 the value that is stored in @code{outputvar}:
3398 @smallexample
3399 (set @var{rtx-for-outputvar}
3400      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3401                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3402                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3403                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3404 @end smallexample
3406 @noindent
3407 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3408 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3409 output operand among the output operands specified, a vector of input
3410 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3411 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3412 @code{*z}.
3414 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3415 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3416 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3417 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3418 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3419 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3421 @node Debug Information
3422 @section Variable Location Debug Information in RTL
3423 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3425 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3426 annotations to determine what user variables memory and register
3427 references refer to.
3429 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3430 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3431 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3432 location may vary, it relies on the following types of notes.
3434 @table @code
3435 @findex var_location
3436 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3437 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3438 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3439 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3440 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3441 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3442 indicating whether the variable is known to be initialized or
3443 uninitialized.
3445 @findex debug_expr
3446 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3447 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3448 that points back to it, within value expressions in
3449 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3451 @findex debug_implicit_ptr
3452 @item (debug_implicit_ptr:@var{mode} @var{decl})
3453 Stands for the location of a @var{decl} that is no longer addressable.
3455 @findex entry_value
3456 @item (entry_value:@var{mode} @var{decl})
3457 Stands for the value a @var{decl} had at the entry point of the
3458 containing function.
3460 @findex debug_parameter_ref
3461 @item (debug_parameter_ref:@var{mode} @var{decl})
3462 Refers to a parameter that was completely optimized out.
3464 @findex debug_marker
3465 @item (debug_marker:@var{mode})
3466 Marks a program location.  With @code{VOIDmode}, it stands for the
3467 beginning of a statement, a recommended inspection point logically after
3468 all prior side effects, and before any subsequent side effects.
3470 @end table
3472 @node Insns
3473 @section Insns
3474 @cindex insns
3476 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3477 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3478 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3479 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3480 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3481 declarative information.
3483 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3484 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3485 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3486 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3487 these copies will always be identical and will only appear inside a
3488 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3489 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3490 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3491 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3492 always used:
3494 @table @code
3495 @findex INSN_UID
3496 @item INSN_UID (@var{i})
3497 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3499 @findex PREV_INSN
3500 @item PREV_INSN (@var{i})
3501 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3502 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3504 @findex NEXT_INSN
3505 @item NEXT_INSN (@var{i})
3506 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3507 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3508 @end table
3510 @findex get_insns
3511 @findex get_last_insn
3512 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3513 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3514 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3515 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3516 the first insn,
3518 @smallexample
3519 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3520 @end smallexample
3522 @noindent
3523 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3525 @smallexample
3526 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3527 @end smallexample
3529 @noindent
3530 is always true.
3532 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3533 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3534 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3535 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3536 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3537 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3539 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3540 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3541 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3542 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3543 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3544 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3545 to find the containing @code{sequence} expression.
3547 Every insn has one of the following expression codes:
3549 @table @code
3550 @findex insn
3551 @item insn
3552 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3553 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3554 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3555 should jump or do function calls.
3557 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3558 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3560 @findex jump_insn
3561 @item jump_insn
3562 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3563 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3564 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3565 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3566 @code{jump_insn}.
3568 @findex JUMP_LABEL
3569 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3570 accessed in the same way and in addition contain a field
3571 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3573 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3574 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3575 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3576 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3577 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3578 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3579 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3580 insn.
3582 Return insns count as jumps, but their @code{JUMP_LABEL} is @code{RETURN}
3583 or @code{SIMPLE_RETURN}.
3585 @findex call_insn
3586 @item call_insn
3587 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3588 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3589 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3590 unpredictably.
3592 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3593 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3594 accessed in the same way and in addition contain a field
3595 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3596 @code{expr_list} expressions) containing @code{use}, @code{clobber} and
3597 sometimes @code{set} expressions that denote hard registers and
3598 @code{mem}s used or clobbered by the called function.
3600 A @code{mem} generally points to a stack slot in which arguments passed
3601 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3602 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3603 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3604 the stack slot will be mentioned in @code{clobber} and @code{use}
3605 entries; if it's callee-copied, only a @code{use} will appear, and the
3606 @code{mem} may point to addresses that are not stack slots.
3608 Registers occurring inside a @code{clobber} in this list augment
3609 registers specified in @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3610 Basics}).
3612 If the list contains a @code{set} involving two registers, it indicates
3613 that the function returns one of its arguments.  Such a @code{set} may
3614 look like a no-op if the same register holds the argument and the return
3615 value.
3617 @findex code_label
3618 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3619 @item code_label
3620 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3621 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3622 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3623 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3624 labels in the compilation (not just in the current function).
3625 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3626 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3627 the label number.
3629 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3630 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3631 the label, as a number.
3633 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3634 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3636 @findex LABEL_NUSES
3637 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3638 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3639 referenced in the current function.
3641 @findex LABEL_KIND
3642 @findex SET_LABEL_KIND
3643 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3644 @cindex alternate entry points
3645 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3646 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3647 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3648 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3649 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3650 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3651 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3652 same name).
3654 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3655 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3656 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3657 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3658 The only place that cares about the distinction between static, global,
3659 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3660 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3661 @file{final.c}.
3663 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3665 @findex jump_table_data
3666 @item jump_table_data
3667 A @code{jump_table_data} insn is a placeholder for the jump-table data
3668 of a @code{casesi} or @code{tablejump} insn.  They are placed after
3669 a @code{tablejump_p} insn.  A @code{jump_table_data} insn is not part o
3670 a basic blockm but it is associated with the basic block that ends with
3671 the @code{tablejump_p} insn.  The @code{PATTERN} of a @code{jump_table_data}
3672 is always either an @code{addr_vec} or an @code{addr_diff_vec}, and a
3673 @code{jump_table_data} insn is always preceded by a @code{code_label}.
3674 The @code{tablejump_p} insn refers to that @code{code_label} via its
3675 @code{JUMP_LABEL}.
3677 @findex barrier
3678 @item barrier
3679 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3680 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3681 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3682 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3683 They contain no information beyond the three standard fields.
3685 @findex note
3686 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3687 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3688 @item note
3689 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3690 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3691 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3692 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3694 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3695 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3696 that the line came from.  These notes control generation of line
3697 number data in the assembler output.
3699 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3700 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3701 must contain a null pointer):
3703 @table @code
3704 @findex NOTE_INSN_DELETED
3705 @item NOTE_INSN_DELETED
3706 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3707 delete insns by altering them into notes of this kind.
3709 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3710 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3711 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3712 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3713 code jumps to it.
3715 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3716 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3717 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3718 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3719 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3720 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3721 of debugging information.
3723 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3724 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3725 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3726 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3727 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3728 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_EH_HANDLER}
3729 identifies which region is associated with these notes.
3731 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3732 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3733 Appears at the start of the function body, after the function
3734 prologue.
3736 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3737 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3738 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3739 This note is used to generate variable location debugging information.
3740 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3741 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3742 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3743 point in the program up to the next such note for the same user
3744 variable.
3746 @findex NOTE_INSN_BEGIN_STMT
3747 @item NOTE_INSN_BEGIN_STMT
3748 This note is used to generate @code{is_stmt} markers in line number
3749 debuggign information.  It indicates the beginning of a user
3750 statement.
3752 @end table
3754 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3756 @findex debug_insn
3757 @findex INSN_VAR_LOCATION
3758 @item debug_insn
3759 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3760 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3761 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3762 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3763 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3764 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3765 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3766 it stands for the value bound to the corresponding
3767 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3769 @code{GIMPLE_DEBUG_BEGIN_STMT} is expanded to RTL as a @code{DEBUG_INSN}
3770 with a @code{VOIDmode} @code{DEBUG_MARKER} @code{PATTERN}.  These
3771 @code{DEBUG_INSN}s, that do not carry @code{VAR_LOCATION} information,
3772 just @code{DEBUG_MARKER}s, can be detected by testing
3773 @code{DEBUG_MARKER_INSN_P}, whereas those that do can be recognized as
3774 @code{DEBUG_BIND_INSN_P}.
3776 Throughout optimization passes, @code{DEBUG_INSN}s are not reordered
3777 with respect to each other, particularly during scheduling.  Binding
3778 information is kept in pseudo-instruction form, so that, unlike notes,
3779 it gets the same treatment and adjustments that regular instructions
3780 would.  It is the variable tracking pass that turns these
3781 pseudo-instructions into @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3782 @code{NOTE_INSN_BEGIN_STMT} notes,
3783 analyzing control flow, value equivalences and changes to registers and
3784 memory referenced in value expressions, propagating the values of debug
3785 temporaries and determining expressions that can be used to compute the
3786 value of each user variable at as many points (ranges, actually) in the
3787 program as possible.
3789 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3790 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3791 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3792 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3793 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3794 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3795 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3796 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3797 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3798 point in which the register is modified.
3800 @end table
3802 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3803 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3804 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3805 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3806 phases use the mode for various purposes.
3808 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3809 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3810 been processed.
3812 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3813 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3814 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3815 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3816 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3818 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3819 and @code{call_insn} insns:
3821 @table @code
3822 @findex PATTERN
3823 @item PATTERN (@var{i})
3824 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3825 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3826 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3827 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3828 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3829 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3830 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3831 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3832 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3833 @code{parallel} expression.
3835 @findex INSN_CODE
3836 @item INSN_CODE (@var{i})
3837 An integer that says which pattern in the machine description matches
3838 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3840 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3841 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3842 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3844 @findex asm_noperands
3845 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3846 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3847 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3848 such insns.
3850 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3851 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3852 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3854 @findex LOG_LINKS
3855 @item LOG_LINKS (@var{i})
3856 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3857 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3858 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3859 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3860 Def-use and use-def chains are now preferred.
3862 @findex REG_NOTES
3863 @item REG_NOTES (@var{i})
3864 A list (chain of @code{expr_list}, @code{insn_list} and @code{int_list}
3865 expressions) giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3866 information pertaining to the registers used in this insn.
3867 @end table
3869 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3870 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3871 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3872 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3873 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3874 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3875 expressions).  Their order is not significant.
3877 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3878 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3879 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3880 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3881 that are used for the first time in this insn.
3883 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3884 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} and @code{int_list}
3885 expressions in addition to @code{insn_list} expressions.  There are several
3886 kinds of register notes, which are distinguished by the machine mode, which
3887 in a register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3888 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3889 the kind of note.
3891 @findex REG_NOTE_KIND
3892 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3893 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3894 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3895 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3896 @var{newkind}.
3898 Register notes are of three classes: They may say something about an
3899 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3900 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3901 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3903 These register notes annotate inputs to an insn:
3905 @table @code
3906 @findex REG_DEAD
3907 @item REG_DEAD
3908 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3909 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3910 of the program.
3912 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3913 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3914 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3916 @findex REG_UNUSED
3917 @item REG_UNUSED
3918 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3919 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3920 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3921 These two notes are independent; both may be present for the same
3922 register.
3924 @findex REG_INC
3925 @item REG_INC
3926 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3927 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3928 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3929 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3931 @findex REG_NONNEG
3932 @item REG_NONNEG
3933 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3934 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3935 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3937 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3938 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3940 @findex REG_LABEL_OPERAND
3941 @item REG_LABEL_OPERAND
3942 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3943 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3944 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3945 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3946 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3947 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3948 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3950 @findex REG_LABEL_TARGET
3951 @item REG_LABEL_TARGET
3952 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3953 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3954 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3955 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3956 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3957 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3958 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3960 @findex REG_SETJMP
3961 @item REG_SETJMP
3962 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
3963 related function.
3964 @end table
3966 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3968 @table @code
3969 @findex REG_EQUIV
3970 @findex REG_EQUAL
3971 @item REG_EQUIV
3972 @itemx REG_EQUAL
3973 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3974 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3975 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3976 value which the insn explicitly copies into the register may look
3977 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3978 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} or
3979 @code{zero_extract} expression, the note refers to the register that
3980 is contained in its first operand.
3982 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3983 the entire function, and could validly be replaced in all its
3984 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3985 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3986 example, when a constant is loaded into a register that is never
3987 assigned any other value, this kind of note is used.
3989 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3990 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3991 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3992 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3993 by the stack slot throughout the function.
3995 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3996 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3997 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3998 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3999 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
4000 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
4001 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
4002 well.  This is used on machines for which the calling convention
4003 allocates stack space for register parameters.  See
4004 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
4006 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
4007 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
4008 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
4009 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
4010 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
4011 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
4012 final value.
4014 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
4015 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
4016 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
4017 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
4018 allocation to indicate that there is an available substitute expression
4019 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
4020 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
4021 insufficient registers are available.
4023 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
4024 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
4025 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
4026 throughout their entire life, which is not detected until later in
4027 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
4028 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
4029 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
4030 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
4031 destination register.
4033 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
4034 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
4035 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
4036 @end table
4038 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
4039 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
4040 the inverse note pointing back to the first insn.
4042 @table @code
4043 @findex REG_CC_SETTER
4044 @findex REG_CC_USER
4045 @item REG_CC_SETTER
4046 @itemx REG_CC_USER
4047 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
4048 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
4049 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
4050 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
4051 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
4052 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
4053 @code{cc0}.
4054 @end table
4056 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
4057 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
4058 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
4059 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
4060 descriptive text.
4062 @table @code
4063 @findex REG_DEP_TRUE
4064 @item REG_DEP_TRUE
4065 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
4067 @findex REG_DEP_OUTPUT
4068 @item REG_DEP_OUTPUT
4069 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
4071 @findex REG_DEP_ANTI
4072 @item REG_DEP_ANTI
4073 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
4075 @end table
4077 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
4078 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn.
4080 @table @code
4081 @findex REG_BR_PROB
4082 @item REG_BR_PROB
4083 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
4084 branch insn according to the profile data.  The note is represented
4085 as an @code{int_list} expression whose integer value is an encoding
4086 of @code{profile_probability} type.  @code{profile_probability} provide
4087 member function @code{from_reg_br_prob_note} and @code{to_reg_br_prob_note}
4088 to extract and store the probability into the RTL encoding.
4090 @findex REG_BR_PRED
4091 @item REG_BR_PRED
4092 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
4093 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
4094 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
4096 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
4097 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
4098 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
4099 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
4100 the pattern is either complex or misleading.
4101 @end table
4103 The note @code{REG_CALL_NOCF_CHECK} is used in conjunction with the
4104 @option{-fcf-protection=branch} option.  The note is set if a
4105 @code{nocf_check} attribute is specified for a function type or a
4106 pointer to function type.  The note is stored in the @code{REG_NOTES}
4107 field of an insn.
4109 @table @code
4110 @findex REG_CALL_NOCF_CHECK
4111 @item REG_CALL_NOCF_CHECK
4112 Users have control through the @code{nocf_check} attribute to identify
4113 which calls to a function should be skipped from control-flow instrumentation
4114 when the option @option{-fcf-protection=branch} is specified.  The compiler
4115 puts a @code{REG_CALL_NOCF_CHECK} note on each @code{CALL_INSN} instruction
4116 that has a function type marked with a @code{nocf_check} attribute.
4117 @end table
4119 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
4120 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
4122 @findex insn_list
4123 @findex expr_list
4124 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
4125 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
4126 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
4127 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
4128 ordinary way as an expression.
4130 @node Calls
4131 @section RTL Representation of Function-Call Insns
4132 @cindex calling functions in RTL
4133 @cindex RTL function-call insns
4134 @cindex function-call insns
4136 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
4137 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
4138 RTL expression code, @code{call}.
4140 @cindex @code{call} usage
4141 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4143 @smallexample
4144 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4145 @end smallexample
4147 @noindent
4148 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4149 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4150 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4151 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4152 subroutine.
4154 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4155 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4156 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4158 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4159 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4160 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4161 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4163 @smallexample
4164 (set (reg:@var{m} @var{r})
4165      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4166 @end smallexample
4168 @noindent
4169 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4170 appropriate register receives a useful value in this insn.
4172 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4173 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4174 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4175 same RTL form as a call that returns nothing.
4177 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4178 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4179 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4180 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4181 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4182 if the call instruction requires some register other than the stack
4183 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4184 subexpression should mention that register.
4186 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4187 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4188 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4189 calls, to modify all of memory.
4191 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4192 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4193 function.  Similarly, if registers other than those in
4194 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4195 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4196 indicate which registers.
4198 @node Sharing
4199 @section Structure Sharing Assumptions
4200 @cindex sharing of RTL components
4201 @cindex RTL structure sharing assumptions
4203 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4204 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4205 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4206 object of a certain kind appears in more than one place in the
4207 containing structure.
4209 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4210 objects that describe global variables and external functions,
4211 and a few standard objects such as small integer constants,
4212 no RTL objects are common to two functions.
4214 @itemize @bullet
4215 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4216 @item
4217 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4218 and therefore only a single machine mode.
4220 @cindex symbolic label
4221 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4222 @item
4223 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4224 referring to it.
4226 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4227 @item
4228 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4230 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4231 @item
4232 There is only one @code{pc} expression.
4234 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4235 @item
4236 There is only one @code{cc0} expression.
4238 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4239 @item
4240 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4241 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4243 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4244 @item
4245 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4246 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4248 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4249 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4250 @item
4251 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4252 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4253 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4254 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4256 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4257 @item
4258 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4259 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4260 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4261 variables are occasionally made.
4263 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4264 @item
4265 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4266 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4267 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4268 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4269 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4270 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4271 vector at all.
4273 @item
4274 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4275 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4276 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4277 side-effects on other insns.
4279 @findex unshare_all_rtl
4280 @item
4281 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4282 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4283 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4284 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4286 @findex copy_rtx_if_shared
4287 @item
4288 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4289 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4290 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4291 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4292 @code{unshare_all_rtl}.
4293 @end itemize
4295 @node Reading RTL
4296 @section Reading RTL
4298 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4299 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4300 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4301 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4302 from the machine description.
4304 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4305 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4306 idea is not feasible.
4308 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4309 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4310 does not contain all the information about the program.
4312 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4313 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4314 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4315 is incomplete.