2018-02-14 Jozef Lawrynowicz <jozefl.gcc@gmail.com>
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blobb5410f9689d7e966903d16ec869ad9b3c6378c28
1 @c Copyright (C) 1988-2018 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 a polynomial
113 integer.  In an expression of code @code{plus}, there are two operands,
114 both of which are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref}
115 expression, 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{ep}.
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 p
262 A polynomial integer.  At present this is used only for @code{SUBREG_BYTE}.
264 @item 0
265 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
266 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
267 special ways by small parts of the compiler.
268 @end table
270 There are macros to get the number of operands and the format
271 of an expression code:
273 @table @code
274 @findex GET_RTX_LENGTH
275 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
276 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
278 @findex GET_RTX_FORMAT
279 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
280 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
281 @end table
283 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
284 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
286 @table @code
287 @item 1
288 All codes of this class have format @code{e}.
290 @item <
291 @itemx c
292 @itemx 2
293 All codes of these classes have format @code{ee}.
295 @item b
296 @itemx 3
297 All codes of these classes have format @code{eee}.
299 @item i
300 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
301 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
302 are of class @code{i}.
304 @item o
305 @itemx m
306 @itemx x
307 You can make no assumptions about the format of these codes.
308 @end table
310 @node Accessors
311 @section Access to Operands
312 @cindex accessors
313 @cindex access to operands
314 @cindex operand access
316 @findex XEXP
317 @findex XINT
318 @findex XWINT
319 @findex XSTR
320 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
321 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
322 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
323 (counting from zero).  Thus,
325 @smallexample
326 XEXP (@var{x}, 2)
327 @end smallexample
329 @noindent
330 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
332 @smallexample
333 XINT (@var{x}, 2)
334 @end smallexample
336 @noindent
337 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
338 fashion, would access it as a string.
340 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
341 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
342 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
343 the containing expression.  That is also how you would know how many
344 operands there are.
346 For example, if @var{x} is an @code{int_list} expression, you know that it has
347 two operands which can be correctly accessed as @code{XINT (@var{x}, 0)}
348 and @code{XEXP (@var{x}, 1)}.  Incorrect accesses like
349 @code{XEXP (@var{x}, 0)} and @code{XINT (@var{x}, 1)} would compile,
350 but would trigger an internal compiler error when rtl checking is enabled.
351 Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either, but
352 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 @findex CPSImode
1307 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode, CPSImode
1308 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1309 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1310 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, @code{OImode}, and @code{PSImode},
1311 respectively.
1313 @findex BND32mode
1314 @findex BND64mode
1315 @item BND32mode BND64mode
1316 These modes stand for bounds for pointer of 32 and 64 bit size respectively.
1317 Mode size is double pointer mode size.
1318 @end table
1320 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1321 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1322 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1324 The only modes which a machine description @i{must} support are
1325 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1326 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1327 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1328 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1329 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1330 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1331 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1333 @cindex mode classes
1334 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1335 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1336 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1337 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1338 mode classes are:
1340 @table @code
1341 @findex MODE_INT
1342 @item MODE_INT
1343 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1344 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1345 @code{OImode}.
1347 @findex MODE_PARTIAL_INT
1348 @item MODE_PARTIAL_INT
1349 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1350 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1352 @findex MODE_FLOAT
1353 @item MODE_FLOAT
1354 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1355 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1356 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1358 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1359 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1360 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1361 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1363 @findex MODE_FRACT
1364 @item MODE_FRACT
1365 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1366 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1368 @findex MODE_UFRACT
1369 @item MODE_UFRACT
1370 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1371 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1373 @findex MODE_ACCUM
1374 @item MODE_ACCUM
1375 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1376 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1378 @findex MODE_UACCUM
1379 @item MODE_UACCUM
1380 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1381 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1383 @findex MODE_COMPLEX_INT
1384 @item MODE_COMPLEX_INT
1385 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1387 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1388 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1389 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1390 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1391 @code{TCmode}.
1393 @findex MODE_FUNCTION
1394 @item MODE_FUNCTION
1395 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1396 (These are not currently implemented).
1398 @findex MODE_CC
1399 @item MODE_CC
1400 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1401 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1402 @xref{Jump Patterns},
1403 also see @ref{Condition Code}.
1405 @findex MODE_POINTER_BOUNDS
1406 @item MODE_POINTER_BOUNDS
1407 Pointer bounds modes.  Used to represent values of pointer bounds type.
1408 Operations in these modes may be executed as NOPs depending on hardware
1409 features and environment setup.
1411 @findex MODE_RANDOM
1412 @item MODE_RANDOM
1413 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1414 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1415 @code{MODE_RANDOM}.
1416 @end table
1418 @cindex machine mode wrapper classes
1419 @code{machmode.h} also defines various wrapper classes that combine a
1420 @code{machine_mode} with a static assertion that a particular
1421 condition holds.  The classes are:
1423 @table @code
1424 @findex scalar_int_mode
1425 @item scalar_int_mode
1426 A mode that has class @code{MODE_INT} or @code{MODE_PARTIAL_INT}.
1428 @findex scalar_float_mode
1429 @item scalar_float_mode
1430 A mode that has class @code{MODE_FLOAT} or @code{MODE_DECIMAL_FLOAT}.
1432 @findex scalar_mode
1433 @item scalar_mode
1434 A mode that holds a single numerical value.  In practice this means
1435 that the mode is a @code{scalar_int_mode}, is a @code{scalar_float_mode},
1436 or has class @code{MODE_FRACT}, @code{MODE_UFRACT}, @code{MODE_ACCUM},
1437 @code{MODE_UACCUM} or @code{MODE_POINTER_BOUNDS}.
1439 @findex complex_mode
1440 @item complex_mode
1441 A mode that has class @code{MODE_COMPLEX_INT} or @code{MODE_COMPLEX_FLOAT}.
1443 @findex fixed_size_mode
1444 @item fixed_size_mode
1445 A mode whose size is known at compile time.
1446 @end table
1448 Named modes use the most constrained of the available wrapper classes,
1449 if one exists, otherwise they use @code{machine_mode}.  For example,
1450 @code{QImode} is a @code{scalar_int_mode}, @code{SFmode} is a
1451 @code{scalar_float_mode} and @code{BLKmode} is a plain
1452 @code{machine_mode}.  It is possible to refer to any mode as a raw
1453 @code{machine_mode} by adding the @code{E_} prefix, where @code{E}
1454 stands for ``enumeration''.  For example, the raw @code{machine_mode}
1455 names of the modes just mentioned are @code{E_QImode}, @code{E_SFmode}
1456 and @code{E_BLKmode} respectively.
1458 The wrapper classes implicitly convert to @code{machine_mode} and to any
1459 wrapper class that represents a more general condition; for example
1460 @code{scalar_int_mode} and @code{scalar_float_mode} both convert
1461 to @code{scalar_mode} and all three convert to @code{fixed_size_mode}.
1462 The classes act like @code{machine_mode}s that accept only certain
1463 named modes.
1465 @findex opt_mode
1466 @file{machmode.h} also defines a template class @code{opt_mode<@var{T}>}
1467 that holds a @code{T} or nothing, where @code{T} can be either
1468 @code{machine_mode} or one of the wrapper classes above.  The main
1469 operations on an @code{opt_mode<@var{T}>} @var{x} are as follows:
1471 @table @samp
1472 @item @var{x}.exists ()
1473 Return true if @var{x} holds a mode rather than nothing.
1475 @item @var{x}.exists (&@var{y})
1476 Return true if @var{x} holds a mode rather than nothing, storing the
1477 mode in @var{y} if so.  @var{y} must be assignment-compatible with @var{T}.
1479 @item @var{x}.require ()
1480 Assert that @var{x} holds a mode rather than nothing and return that mode.
1482 @item @var{x} = @var{y}
1483 Set @var{x} to @var{y}, where @var{y} is a @var{T} or implicitly converts
1484 to a @var{T}.
1485 @end table
1487 The default constructor sets an @code{opt_mode<@var{T}>} to nothing.
1488 There is also a constructor that takes an initial value of type @var{T}.
1490 It is possible to use the @file{is-a.h} accessors on a @code{machine_mode}
1491 or machine mode wrapper @var{x}:
1493 @table @samp
1494 @findex is_a
1495 @item is_a <@var{T}> (@var{x})
1496 Return true if @var{x} meets the conditions for wrapper class @var{T}.
1498 @item is_a <@var{T}> (@var{x}, &@var{y})
1499 Return true if @var{x} meets the conditions for wrapper class @var{T},
1500 storing it in @var{y} if so.  @var{y} must be assignment-compatible with
1501 @var{T}.
1503 @item as_a <@var{T}> (@var{x})
1504 Assert that @var{x} meets the conditions for wrapper class @var{T}
1505 and return it as a @var{T}.
1507 @item dyn_cast <@var{T}> (@var{x})
1508 Return an @code{opt_mode<@var{T}>} that holds @var{x} if @var{x} meets
1509 the conditions for wrapper class @var{T} and that holds nothing otherwise.
1510 @end table
1512 The purpose of these wrapper classes is to give stronger static type
1513 checking.  For example, if a function takes a @code{scalar_int_mode},
1514 a caller that has a general @code{machine_mode} must either check or
1515 assert that the code is indeed a scalar integer first, using one of
1516 the functions above.
1518 The wrapper classes are normal C++ classes, with user-defined
1519 constructors.  Sometimes it is useful to have a POD version of
1520 the same type, particularly if the type appears in a @code{union}.
1521 The template class @code{pod_mode<@var{T}>} provides a POD version
1522 of wrapper class @var{T}.  It is assignment-compatible with @var{T}
1523 and implicitly converts to both @code{machine_mode} and @var{T}.
1525 Here are some C macros that relate to machine modes:
1527 @table @code
1528 @findex GET_MODE
1529 @item GET_MODE (@var{x})
1530 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1532 @findex PUT_MODE
1533 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1534 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1536 @findex NUM_MACHINE_MODES
1537 @item NUM_MACHINE_MODES
1538 Stands for the number of machine modes available on the target
1539 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1540 machine mode.
1542 @findex GET_MODE_NAME
1543 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1544 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1546 @findex GET_MODE_CLASS
1547 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1548 Returns the mode class of mode @var{m}.
1550 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1551 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1552 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1553 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1555 @findex GET_MODE_SIZE
1556 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1557 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1559 @findex GET_MODE_BITSIZE
1560 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1561 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1563 @findex GET_MODE_IBIT
1564 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1565 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1567 @findex GET_MODE_FBIT
1568 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1569 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1571 @findex GET_MODE_MASK
1572 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1573 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1574 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1575 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1577 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1578 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1579 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1581 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1582 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1583 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1584 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1585 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1586 part.
1588 @findex GET_MODE_NUNITS
1589 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1590 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1591 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1593 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1594 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1595 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1596 @end table
1598 The following 3 variables are defined on every target.   They can be
1599 used to allocate buffers that are guaranteed to be large enough to
1600 hold any value that can be represented on the target.   The first two
1601 can be overridden by defining them in the target's mode.def file,
1602 however, the value must be a constant that can determined very early
1603 in the compilation process.   The third symbol cannot be overridden.
1605 @table @code
1606 @findex BITS_PER_UNIT
1607 @item BITS_PER_UNIT
1608 The number of bits in an addressable storage unit (byte).  If you do
1609 not define this, the default is 8.
1611 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1612 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1613 The maximum bitsize of any mode that is used in integer math.  This
1614 should be overridden by the target if it uses large integers as
1615 containers for larger vectors but otherwise never uses the contents to
1616 compute integer values.
1618 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1619 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1620 The bitsize of the largest mode on the target.  The default value is
1621 the largest mode size given in the mode definition file, which is
1622 always correct for targets whose modes have a fixed size.  Targets
1623 that might increase the size of a mode beyond this default should define
1624 @code{MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE} to the actual upper limit in
1625 @file{@var{machine}-modes.def}.
1626 @end table
1628 @findex byte_mode
1629 @findex word_mode
1630 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1631 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1632 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1633 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1635 @node Constants
1636 @section Constant Expression Types
1637 @cindex RTL constants
1638 @cindex RTL constant expression types
1640 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1642 @table @code
1643 @findex const_int
1644 @item (const_int @var{i})
1645 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1646 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1647 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1649 Constants generated for modes with fewer bits than in
1650 @code{HOST_WIDE_INT} must be sign extended to full width (e.g., with
1651 @code{gen_int_mode}).  For constants for modes with more bits than in
1652 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1653 copies of the top bit.  Note however that values are neither
1654 inherently signed nor inherently unsigned; where necessary, signedness
1655 is determined by the rtl operation instead.
1657 @findex const0_rtx
1658 @findex const1_rtx
1659 @findex const2_rtx
1660 @findex constm1_rtx
1661 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1662 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1663 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1664 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1665 only expression for integer value negative one is found in
1666 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1667 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1668 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1669 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1671 @findex const_true_rtx
1672 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1673 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1674 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1675 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1676 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1677 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1679 @findex const_double
1680 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1681 This represents either a floating-point constant of mode @var{m} or
1682 (on older ports that do not define
1683 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT}) an integer constant too large to fit
1684 into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT} bits but small enough to fit within
1685 twice that number of bits.  In the latter case, @var{m} will be
1686 @code{VOIDmode}.  For integral values constants for modes with more
1687 bits than twice the number in @code{HOST_WIDE_INT} the implied high
1688 order bits of that constant are copies of the top bit of
1689 @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.  Note however that integral values are
1690 neither inherently signed nor inherently unsigned; where necessary,
1691 signedness is determined by the rtl operation instead.
1693 On more modern ports, @code{CONST_DOUBLE} only represents floating
1694 point values.  New ports define @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to
1695 make this designation.
1697 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1698 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1699 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1700 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1702 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1703 the number of integers used to store the value depends on the size of
1704 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1705 represent a floating point number, but not precisely in the target
1706 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1707 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1708 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1710 @findex CONST_WIDE_INT
1711 @item (const_wide_int:@var{m} @var{nunits} @var{elt0} @dots{})
1712 This contains an array of @code{HOST_WIDE_INT}s that is large enough
1713 to hold any constant that can be represented on the target.  This form
1714 of rtl is only used on targets that define
1715 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to be nonzero and then
1716 @code{CONST_DOUBLE}s are only used to hold floating-point values.  If
1717 the target leaves @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} defined as 0,
1718 @code{CONST_WIDE_INT}s are not used and @code{CONST_DOUBLE}s are as
1719 they were before.
1721 The values are stored in a compressed format.  The higher-order
1722 0s or -1s are not represented if they are just the logical sign
1723 extension of the number that is represented.
1725 @findex CONST_WIDE_INT_VEC
1726 @item CONST_WIDE_INT_VEC (@var{code})
1727 Returns the entire array of @code{HOST_WIDE_INT}s that are used to
1728 store the value.  This macro should be rarely used.
1730 @findex CONST_WIDE_INT_NUNITS
1731 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code})
1732 The number of @code{HOST_WIDE_INT}s used to represent the number.
1733 Note that this generally is smaller than the number of
1734 @code{HOST_WIDE_INT}s implied by the mode size.
1736 @findex CONST_WIDE_INT_ELT
1737 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code},@var{i})
1738 Returns the @code{i}th element of the array.   Element 0 is contains
1739 the low order bits of the constant.
1741 @findex const_fixed
1742 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1743 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1744 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1745 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1746 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1747 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1749 @findex const_poly_int
1750 @item (const_poly_int:@var{m} [@var{c0} @var{c1} @dots{}])
1751 Represents a @code{poly_int}-style polynomial integer with coefficients
1752 @var{c0}, @var{c1}, @dots{}.  The coefficients are @code{wide_int}-based
1753 integers rather than rtxes.  @code{CONST_POLY_INT_COEFFS} gives the
1754 values of individual coefficients (which is mostly only useful in
1755 low-level routines) and @code{const_poly_int_value} gives the full
1756 @code{poly_int} value.
1758 @findex const_vector
1759 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1760 Represents a vector constant.  The values in square brackets are
1761 elements of the vector, which are always @code{const_int},
1762 @code{const_wide_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed}
1763 expressions.
1765 Each vector constant @var{v} is treated as a specific instance of an
1766 arbitrary-length sequence that itself contains
1767 @samp{CONST_VECTOR_NPATTERNS (@var{v})} interleaved patterns.  Each
1768 pattern has the form:
1770 @smallexample
1771 @{ @var{base0}, @var{base1}, @var{base1} + @var{step}, @var{base1} + @var{step} * 2, @dots{} @}
1772 @end smallexample
1774 The first three elements in each pattern are enough to determine the
1775 values of the other elements.  However, if all @var{step}s are zero,
1776 only the first two elements are needed.  If in addition each @var{base1}
1777 is equal to the corresponding @var{base0}, only the first element in
1778 each pattern is needed.  The number of determining elements per pattern
1779 is given by @samp{CONST_VECTOR_NELTS_PER_PATTERN (@var{v})}.
1781 For example, the constant:
1783 @smallexample
1784 @{ 0, 1, 2, 6, 3, 8, 4, 10, 5, 12, 6, 14, 7, 16, 8, 18 @}
1785 @end smallexample
1787 is interpreted as an interleaving of the sequences:
1789 @smallexample
1790 @{ 0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 @}
1791 @{ 1, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 @}
1792 @end smallexample
1794 where the sequences are represented by the following patterns:
1796 @smallexample
1797 @var{base0} == 0, @var{base1} == 2, @var{step} == 1
1798 @var{base0} == 1, @var{base1} == 6, @var{step} == 2
1799 @end smallexample
1801 In this case:
1803 @smallexample
1804 CONST_VECTOR_NPATTERNS (@var{v}) == 2
1805 CONST_VECTOR_NELTS_PER_PATTERN (@var{v}) == 3
1806 @end smallexample
1808 Thus the first 6 elements (@samp{@{ 0, 1, 2, 6, 3, 8 @}}) are enough
1809 to determine the whole sequence; we refer to them as the ``encoded''
1810 elements.  They are the only elements present in the square brackets
1811 for variable-length @code{const_vector}s (i.e. for
1812 @code{const_vector}s whose mode @var{m} has a variable number of
1813 elements).  However, as a convenience to code that needs to handle
1814 both @code{const_vector}s and @code{parallel}s, all elements are
1815 present in the square brackets for fixed-length @code{const_vector}s;
1816 the encoding scheme simply reduces the amount of work involved in
1817 processing constants that follow a regular pattern.
1819 Sometimes this scheme can create two possible encodings of the same
1820 vector.  For example @{ 0, 1 @} could be seen as two patterns with
1821 one element each or one pattern with two elements (@var{base0} and
1822 @var{base1}).  The canonical encoding is always the one with the
1823 fewest patterns or (if both encodings have the same number of
1824 petterns) the one with the fewest encoded elements.
1826 @samp{const_vector_encoding_nelts (@var{v})} gives the total number of
1827 encoded elements in @var{v}, which is 6 in the example above.
1828 @code{CONST_VECTOR_ENCODED_ELT (@var{v}, @var{i})} accesses the value
1829 of encoded element @var{i}.
1831 @samp{CONST_VECTOR_DUPLICATE_P (@var{v})} is true if @var{v} simply contains
1832 repeated instances of @samp{CONST_VECTOR_NPATTERNS (@var{v})} values.  This is
1833 a shorthand for testing @samp{CONST_VECTOR_NELTS_PER_PATTERN (@var{v}) == 1}.
1835 @samp{CONST_VECTOR_STEPPED_P (@var{v})} is true if at least one
1836 pattern in @var{v} has a nonzero step.  This is a shorthand for
1837 testing @samp{CONST_VECTOR_NELTS_PER_PATTERN (@var{v}) == 3}.
1839 @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})} gives the total number of elements
1840 in @var{v}; it is a shorthand for getting the number of units in
1841 @samp{GET_MODE (@var{v})}.
1843 The utility function @code{const_vector_elt} gives the value of an
1844 arbitrary element as an @code{rtx}.  @code{const_vector_int_elt} gives
1845 the same value as a @code{wide_int}.
1847 @findex const_string
1848 @item (const_string @var{str})
1849 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1850 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1851 strings in C are placed in memory.
1853 @findex symbol_ref
1854 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1855 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1856 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1857 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1858 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1859 with @samp{_}.
1861 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1862 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1864 @findex label_ref
1865 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1866 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1867 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1868 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1869 sequence to identify the place where the label should go.
1871 The reason for using a distinct expression type for code label
1872 references is so that jump optimization can distinguish them.
1874 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1875 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1877 @findex const
1878 @item (const:@var{m} @var{exp})
1879 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1880 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, contains only
1881 @code{const_int}, @code{symbol_ref}, @code{label_ref} or @code{unspec}
1882 expressions, combined with @code{plus} and @code{minus}.  Any such
1883 @code{unspec}s are target-specific and typically represent some form
1884 of relocation operator.  @var{m} should be a valid address mode.
1886 @findex high
1887 @item (high:@var{m} @var{exp})
1888 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1889 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1890 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1891 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1892 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1893 reference a global memory location.
1895 @var{m} should be @code{Pmode}.
1896 @end table
1898 @findex CONST0_RTX
1899 @findex CONST1_RTX
1900 @findex CONST2_RTX
1901 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1902 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1903 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1904 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1905 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1906 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1907 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1908 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1909 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1910 for vector modes.
1912 @node Regs and Memory
1913 @section Registers and Memory
1914 @cindex RTL register expressions
1915 @cindex RTL memory expressions
1917 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1918 registers and to main memory.
1920 @table @code
1921 @findex reg
1922 @cindex hard registers
1923 @cindex pseudo registers
1924 @item (reg:@var{m} @var{n})
1925 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1926 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1927 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1928 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1929 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1930 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1931 registers or into memory references.
1933 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1934 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1935 For example, a register may contain a full word but there may be
1936 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1937 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1938 various precisions.
1940 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1941 the mode must always be specified.
1943 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1944 description, since the number of hard registers on the machine is an
1945 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1946 all of the machine registers must be general registers.  All the
1947 machine registers that can be used for storage of data are given
1948 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1949 instructions or can hold only certain types of data.
1951 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1952 function, but each pseudo register is given a natural mode
1953 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1954 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1955 expression is used.
1957 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1958 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1959 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1960 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1961 with the specified one.
1963 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1964 represented by a unique @code{reg} expression.
1966 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1967 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1968 Some pseudo register numbers, those within the range of
1969 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1970 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1971 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1972 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1973 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1975 @table @code
1976 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1977 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1978 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1979 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1980 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1981 registers.
1983 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1984 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1985 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1986 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1987 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1989 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1990 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1991 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1992 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1993 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1994 to the first variable on the stack.
1996 @cindex @code{TARGET_STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1997 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1998 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1999 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
2000 @code{TARGET_STARTING_FRAME_OFFSET}.
2002 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
2003 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
2004 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
2005 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
2006 memory desired.
2008 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
2009 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
2010 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
2011 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
2013 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
2014 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
2015 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
2016 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
2017 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
2019 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
2020 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
2021 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
2022 @end table
2024 @findex subreg
2025 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
2027 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
2028 mode other than its natural one, or to refer to one register of
2029 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
2031 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
2032 operate on it in a different mode, the register must be
2033 enclosed in a @code{subreg}.
2035 There are currently three supported types for the first operand of a
2036 @code{subreg}:
2037 @itemize
2038 @item pseudo registers
2039 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
2040 @code{reg}s as their first operand.
2042 @item mem
2043 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
2044 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
2045 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
2046 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
2047 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
2048 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
2049 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
2050 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
2051 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
2052 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
2053 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
2054 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
2056 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
2057 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
2058 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
2059 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
2060 supported in the future.
2062 @item hard registers
2063 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
2064 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
2065 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
2067 @end itemize
2069 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
2070 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
2072 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
2073 usage and rules:
2075 @table @asis
2076 @item Paradoxical subregs
2077 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
2078 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
2079 class of @code{subreg} is:
2081 @smallexample
2082 paradoxical_subreg_p (@var{m1}, @var{m2})
2083 @end smallexample
2085 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
2086 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
2087 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
2088 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
2089 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
2090 defined.
2092 The high-order bits of rvalues are defined in the following circumstances:
2094 @itemize
2095 @item @code{subreg}s of @code{mem}
2096 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
2097 can control how the high-order bits are defined.
2099 @item @code{subreg} of @code{reg}s
2100 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
2101 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
2102 Such subregs usually represent local variables, register variables
2103 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
2105 @end itemize
2107 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
2108 big-endian targets.
2110 For example, the paradoxical @code{subreg}:
2112 @smallexample
2113 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
2114 @end smallexample
2116 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
2117 2 bytes.  A subsequent:
2119 @smallexample
2120 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
2121 @end smallexample
2123 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
2124 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
2125 false.
2127 @item Normal subregs
2128 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
2129 expression is called @dfn{normal}.
2131 @findex REGMODE_NATURAL_SIZE
2132 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
2133 @var{reg}.  For this purpose, @var{reg} is divided into
2134 individually-addressable blocks in which each block has:
2136 @smallexample
2137 REGMODE_NATURAL_SIZE (@var{m2})
2138 @end smallexample
2140 bytes.  Usually the value is @code{UNITS_PER_WORD}; that is,
2141 most targets usually treat each word of a register as being
2142 independently addressable.
2144 There are two types of normal @code{subreg}.  If @var{m1} is known
2145 to be no bigger than a block, the @code{subreg} refers to the
2146 least-significant part (or @dfn{lowpart}) of one block of @var{reg}.
2147 If @var{m1} is known to be larger than a block, the @code{subreg} refers
2148 to two or more complete blocks.
2150 When used as an lvalue, @code{subreg} is a block-based accessor.
2151 Storing to a @code{subreg} modifies all the blocks of @var{reg} that
2152 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other blocks of @var{reg}
2153 alone.
2155 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a block,
2156 the other bits of the referenced block are usually left in an undefined
2157 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
2158 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
2159 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
2160 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
2162 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
2163 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
2164 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
2165 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
2167 @itemize
2168 @item
2169 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
2170 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
2171 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
2172 significant word.
2174 @item
2175 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
2176 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
2177 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
2178 significant byte within a word.
2179 @end itemize
2181 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
2182 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
2183 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
2184 floating point values as if they had the same endianness as integer
2185 values.  This works because they handle them solely as a collection of
2186 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
2187 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
2189 Thus,
2191 @smallexample
2192 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
2193 @end smallexample
2195 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
2197 @smallexample
2198 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
2199 @end smallexample
2201 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
2202 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
2204 Note that the byte offset is a polynomial integer; it may not be a
2205 compile-time constant on targets with variable-sized modes.  However,
2206 the restrictions above mean that there are only a certain set of
2207 acceptable offsets for a given combination of @var{m1} and @var{m2}.
2208 The compiler can always tell which blocks a valid subreg occupies, and
2209 whether the subreg is a lowpart of a block.
2211 @end table
2213 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
2214 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
2215 number of undefined bits.  For example:
2217 @smallexample
2218 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
2219 @end smallexample
2221 @findex REGMODE_NATURAL_SIZE
2222 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
2223 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
2224 defined.  If we assume @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (DImode) <= 4},
2225 then the following two @code{subreg}s:
2227 @smallexample
2228 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
2229 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
2230 @end smallexample
2232 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
2233 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
2234 of undefined bits.
2236 If @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (PSImode) <= 2} then these two @code{subreg}s:
2238 @smallexample
2239 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
2240 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
2241 @end smallexample
2243 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
2244 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
2245 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
2246 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
2248 @smallexample
2249 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
2250 @end smallexample
2252 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
2253 value @samp{(reg:HI 4)}.
2255 @cindex @code{TARGET_CAN_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
2256 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
2257 If the semantics are not correct for particular combinations of
2258 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
2259 must ensure that those combinations are never used.  For example:
2261 @smallexample
2262 TARGET_CAN_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
2263 @end smallexample
2265 must be false for every class @var{class} that includes @var{reg}.
2267 GCC must be able to determine at compile time whether a subreg is
2268 paradoxical, whether it occupies a whole number of blocks, or whether
2269 it is a lowpart of a block.  This means that certain combinations of
2270 variable-sized mode are not permitted.  For example, if @var{m2}
2271 holds @var{n} @code{SI} values, where @var{n} is greater than zero,
2272 it is not possible to form a @code{DI} @code{subreg} of it; such a
2273 @code{subreg} would be paradoxical when @var{n} is 1 but not when
2274 @var{n} is greater than 1.
2276 @findex SUBREG_REG
2277 @findex SUBREG_BYTE
2278 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
2279 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
2280 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
2282 It has been several years since a platform in which
2283 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
2284 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
2285 may be confronted with code rot.
2287 @findex scratch
2288 @cindex scratch operands
2289 @item (scratch:@var{m})
2290 This represents a scratch register that will be required for the
2291 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
2292 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
2293 the reload pass.
2295 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
2296 (@pxref{Side Effects}).
2298 @findex cc0
2299 @cindex condition code register
2300 @item (cc0)
2301 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2302 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2304 @itemize @bullet
2305 @item
2306 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2307 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2309 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2310 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2311 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2312 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2314 @item
2315 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2316 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2317 which comparison instructions must specify the condition to test.
2319 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2320 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2321 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2322 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2323 @end itemize
2325 @findex cc0_rtx
2326 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2327 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2328 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2330 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2331 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2332 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2333 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2334 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2335 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2336 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2337 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2339 On some machines, the condition code register is given a register number
2340 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2341 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2342 condition code.  Other machines store condition codes in general
2343 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2345 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2346 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2347 condition code.  This is best handled by normally generating the
2348 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2349 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2350 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2351 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2353 @findex pc
2354 @item (pc)
2355 @cindex program counter
2356 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2357 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2358 certain specific contexts in jump instructions.
2360 @findex pc_rtx
2361 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2362 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2363 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2365 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2366 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2368 @findex mem
2369 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2370 This RTX represents a reference to main memory at an address
2371 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2372 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2373 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2374 reference the same memory address.
2376 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2377 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2378 stack deallocation patterns.
2380 @findex concat
2381 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2382 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2383 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2384 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2385 ordinary insn chain.
2387 @findex concatn
2388 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2389 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2390 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2391 declarations, and not in the insn chain.
2392 @end table
2394 @node Arithmetic
2395 @section RTL Expressions for Arithmetic
2396 @cindex arithmetic, in RTL
2397 @cindex math, in RTL
2398 @cindex RTL expressions for arithmetic
2400 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2401 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2402 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2403 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2405 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2406 second operand.
2408 @table @code
2409 @findex plus
2410 @findex ss_plus
2411 @findex us_plus
2412 @cindex RTL sum
2413 @cindex RTL addition
2414 @cindex RTL addition with signed saturation
2415 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2416 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2417 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2418 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2420 These three expressions all represent the sum of the values
2421 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2422 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2423 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2424 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2425 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2427 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2429 @findex lo_sum
2430 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2432 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2433 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2434 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2435 to reference a global memory location.
2437 The number of low order bits is machine-dependent but is
2438 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2439 bits set by @code{high}.
2441 @var{m} should be @code{Pmode}.
2443 @findex minus
2444 @findex ss_minus
2445 @findex us_minus
2446 @cindex RTL difference
2447 @cindex RTL subtraction
2448 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2449 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2450 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2451 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2452 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2454 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2455 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2456 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2458 @findex compare
2459 @cindex RTL comparison
2460 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2461 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2462 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2463 infinite precision.
2465 Of course, machines cannot really subtract with infinite precision.
2466 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2467 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2468 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2469 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2470 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2472 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2473 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2474 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2475 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2476 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2477 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2478 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2479 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2480 this information.
2482 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2483 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2484 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2485 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2486 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2487 be @code{VOIDmode}.
2489 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2490 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2492 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2493 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2494 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2495 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2496 still known.
2498 @findex neg
2499 @findex ss_neg
2500 @findex us_neg
2501 @cindex negation
2502 @cindex negation with signed saturation
2503 @cindex negation with unsigned saturation
2504 @item (neg:@var{m} @var{x})
2505 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2506 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2507 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2508 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2509 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2510 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2511 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2512 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2513 maximum or minimum signed or unsigned value.
2515 @findex mult
2516 @findex ss_mult
2517 @findex us_mult
2518 @cindex multiplication
2519 @cindex product
2520 @cindex multiplication with signed saturation
2521 @cindex multiplication with unsigned saturation
2522 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2523 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2524 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2525 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2526 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2527 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2528 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2530 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2531 than the operands.  Write the pattern for this as
2533 @smallexample
2534 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2535 @end smallexample
2537 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2538 not be the same.
2540 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2541 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2543 @findex fma
2544 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2545 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2546 functions, which compute @samp{@var{x} * @var{y} + @var{z}}
2547 without doing an intermediate rounding step.
2549 @findex div
2550 @findex ss_div
2551 @cindex division
2552 @cindex signed division
2553 @cindex signed division with signed saturation
2554 @cindex quotient
2555 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2556 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2557 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2558 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2559 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2560 quotient.
2561 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2562 or minimum signed value.
2564 Some machines have division instructions in which the operands and
2565 quotient widths are not all the same; you should represent
2566 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2568 @smallexample
2569 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2570 @end smallexample
2572 @findex udiv
2573 @cindex unsigned division
2574 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2575 @cindex division
2576 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2577 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2578 Like @code{div} but represents unsigned division.
2579 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2580 or minimum unsigned value.
2582 @findex mod
2583 @findex umod
2584 @cindex remainder
2585 @cindex division
2586 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2587 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2588 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2589 the quotient.
2591 @findex smin
2592 @findex smax
2593 @cindex signed minimum
2594 @cindex signed maximum
2595 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2596 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2597 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2598 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2599 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2600 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2601 is returned as the result.
2603 @findex umin
2604 @findex umax
2605 @cindex unsigned minimum and maximum
2606 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2607 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2608 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2609 integers.
2611 @findex not
2612 @cindex complement, bitwise
2613 @cindex bitwise complement
2614 @item (not:@var{m} @var{x})
2615 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2616 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2618 @findex and
2619 @cindex logical-and, bitwise
2620 @cindex bitwise logical-and
2621 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2622 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2623 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2624 a fixed-point machine mode.
2626 @findex ior
2627 @cindex inclusive-or, bitwise
2628 @cindex bitwise inclusive-or
2629 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2630 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2631 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2632 fixed-point mode.
2634 @findex xor
2635 @cindex exclusive-or, bitwise
2636 @cindex bitwise exclusive-or
2637 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2638 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2639 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2640 fixed-point mode.
2642 @findex ashift
2643 @findex ss_ashift
2644 @findex us_ashift
2645 @cindex left shift
2646 @cindex shift
2647 @cindex arithmetic shift
2648 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2649 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2650 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2651 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2652 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2653 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2654 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2655 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2656 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2657 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2658 shifted out differs from the final sign bit.
2660 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2661 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2662 mode is determined by the mode called for in the machine description
2663 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2664 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2666 @findex lshiftrt
2667 @cindex right shift
2668 @findex ashiftrt
2669 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2670 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2671 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2672 these two operations are distinct.
2674 @findex rotate
2675 @cindex rotate
2676 @cindex left rotate
2677 @findex rotatert
2678 @cindex right rotate
2679 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2680 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2681 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2682 use @code{rotate}.
2684 @findex abs
2685 @findex ss_abs
2686 @cindex absolute value
2687 @item (abs:@var{m} @var{x})
2688 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2689 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2690 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2691 maximum signed value.
2694 @findex sqrt
2695 @cindex square root
2696 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2697 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2698 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2700 @findex ffs
2701 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2702 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2703 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2704 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2705 or @code{VOIDmode}.
2707 @findex clrsb
2708 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2709 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2710 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2711 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2712 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2713 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2715 @findex clz
2716 @item (clz:@var{m} @var{x})
2717 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2718 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2719 If @var{x} is zero, the value is determined by
2720 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2721 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2722 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2724 @findex ctz
2725 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2726 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2727 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2728 If @var{x} is zero, the value is determined by
2729 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2730 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2731 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2733 @findex popcount
2734 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2735 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2736 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2738 @findex parity
2739 @item (parity:@var{m} @var{x})
2740 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2741 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2742 @code{VOIDmode}.
2744 @findex bswap
2745 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2746 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2747 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2748 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2749 @end table
2751 @node Comparisons
2752 @section Comparison Operations
2753 @cindex RTL comparison operations
2755 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2756 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2757 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2758 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2759 whose results have a `MODE_INT' mode,
2760 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2761 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2762 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2763 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2764 that return vector results.
2765 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2766 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2767 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2768 @code{VOIDmode}.
2770 @cindex condition codes
2771 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2772 comparison operators may be used to compare the condition codes
2773 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2774 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2775 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2776 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2777 code; only @code{note} insns may separate them.
2779 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2780 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2781 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2782 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2783 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2784 constant folding.
2786 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2787 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2788 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2789 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2790 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2791 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2793 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2794 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2795 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2796 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2797 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2798 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2800 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2801 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2803 @table @code
2804 @findex eq
2805 @cindex equal
2806 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2807 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2808 are equal, otherwise 0.
2810 @findex ne
2811 @cindex not equal
2812 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2813 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2814 are not equal, otherwise 0.
2816 @findex gt
2817 @cindex greater than
2818 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2819 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2820 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2822 @findex gtu
2823 @cindex greater than
2824 @cindex unsigned greater than
2825 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2826 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2828 @findex lt
2829 @cindex less than
2830 @findex ltu
2831 @cindex unsigned less than
2832 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2833 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2834 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2836 @findex ge
2837 @cindex greater than
2838 @findex geu
2839 @cindex unsigned greater than
2840 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2841 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2842 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2844 @findex le
2845 @cindex less than or equal
2846 @findex leu
2847 @cindex unsigned less than
2848 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2849 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2850 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2852 @findex if_then_else
2853 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2854 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2855 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2856 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2857 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2858 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2860 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2861 to express conditional jumps.
2863 @findex cond
2864 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2865 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2866 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2867 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2868 none of the tests are nonzero expressions.
2870 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2871 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2872 @end table
2874 @node Bit-Fields
2875 @section Bit-Fields
2876 @cindex bit-fields
2878 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2880 @table @code
2881 @findex sign_extract
2882 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2883 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2884 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2885 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2886 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2887 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2888 @var{pos} counts from.
2890 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2891 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2892 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2893 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2894 which is the default if none is specified.
2896 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2897 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2899 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2900 @var{loc} if it were a register.
2902 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2903 in RTL.
2905 @findex zero_extract
2906 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2907 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2908 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2909 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2911 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2912 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2913 insertion of a value into the specified bit-field.
2914 @end table
2916 @node Vector Operations
2917 @section Vector Operations
2918 @cindex vector operations
2920 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2921 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2922 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2923 operations.
2925 @table @code
2926 @findex vec_merge
2927 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2928 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2929 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2930 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2931 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2932 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2933 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2935 @findex vec_select
2936 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2937 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2938 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2939 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2940 number of the source subpart that should be stored into it.
2941 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2942 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2943 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2945 @findex vec_concat
2946 @item (vec_concat:@var{m} @var{x1} @var{x2})
2947 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2948 vectors or scalars @var{x1} and @var{x2}; its length is the sum of the
2949 lengths of the two inputs.
2951 @findex vec_duplicate
2952 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{x})
2953 This operation converts a scalar into a vector or a small vector into a
2954 larger one by duplicating the input values.  The output vector mode must have
2955 the same submodes as the input vector mode or the scalar modes, and the
2956 number of output parts must be an integer multiple of the number of input
2957 parts.
2959 @findex vec_series
2960 @item (vec_series:@var{m} @var{base} @var{step})
2961 This operation creates a vector in which element @var{i} is equal to
2962 @samp{@var{base} + @var{i}*@var{step}}.  @var{m} must be a vector integer mode.
2963 @end table
2965 @node Conversions
2966 @section Conversions
2967 @cindex conversions
2968 @cindex machine mode conversions
2970 All conversions between machine modes must be represented by
2971 explicit conversion operations.  For example, an expression
2972 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2973 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2974 operation requires two operands of the same machine mode.
2975 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2976 operation, as in
2978 @smallexample
2979 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2980 @end smallexample
2982 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2983 may be more than one way of converting from a given starting mode
2984 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2985 to do it.
2987 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2988 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2989 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2990 must be placed into a register.
2992 @table @code
2993 @findex sign_extend
2994 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2995 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2996 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2997 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2999 @findex zero_extend
3000 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
3001 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
3002 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
3003 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
3005 @findex float_extend
3006 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
3007 Represents the result of extending the value @var{x}
3008 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
3009 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
3011 @findex truncate
3012 @item (truncate:@var{m} @var{x})
3013 Represents the result of truncating the value @var{x}
3014 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
3015 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
3017 @findex ss_truncate
3018 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
3019 Represents the result of truncating the value @var{x}
3020 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
3021 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
3022 modes.
3024 @findex us_truncate
3025 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
3026 Represents the result of truncating the value @var{x}
3027 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
3028 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
3029 modes.
3031 @findex float_truncate
3032 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
3033 Represents the result of truncating the value @var{x}
3034 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
3035 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
3037 @findex float
3038 @item (float:@var{m} @var{x})
3039 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
3040 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
3042 @findex unsigned_float
3043 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
3044 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
3045 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
3047 @findex fix
3048 @item (fix:@var{m} @var{x})
3049 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
3050 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
3051 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
3052 towards zero.
3054 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
3055 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
3056 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
3057 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
3059 @findex unsigned_fix
3060 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
3061 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
3062 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
3063 is not specified.
3065 @findex fract_convert
3066 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
3067 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
3068 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
3069 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
3070 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
3071 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
3072 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
3074 @findex sat_fract
3075 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
3076 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
3077 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
3078 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
3079 fixed-point mode @var{m}.
3080 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
3081 maximum or the minimum.
3083 @findex unsigned_fract_convert
3084 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
3085 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
3086 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
3087 fixed-point mode @var{m}.
3088 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
3090 @findex unsigned_sat_fract
3091 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
3092 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
3093 fixed-point mode @var{m}.
3094 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
3095 maximum or the minimum.
3096 @end table
3098 @node RTL Declarations
3099 @section Declarations
3100 @cindex RTL declarations
3101 @cindex declarations, RTL
3103 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
3104 but rather state assertions about their operands.
3106 @table @code
3107 @findex strict_low_part
3108 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
3109 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
3110 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
3111 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
3112 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
3114 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
3115 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
3116 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
3117 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
3118 register when @var{m} is smaller than @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (@var{n})}.
3119 @end table
3121 @node Side Effects
3122 @section Side Effect Expressions
3123 @cindex RTL side effect expressions
3125 The expression codes described so far represent values, not actions.
3126 But machine instructions never produce values; they are meaningful
3127 only for their side effects on the state of the machine.  Special
3128 expression codes are used to represent side effects.
3130 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
3131 the codes described above, which represent values, appear only as
3132 the operands of these.
3134 @table @code
3135 @findex set
3136 @item (set @var{lval} @var{x})
3137 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
3138 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
3139 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
3140 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
3141 @code{parallel}, or @code{cc0}.
3143 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
3144 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
3146 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
3147 width of the register, then it means that the part of the register
3148 specified by the machine mode is given the specified value and the
3149 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
3150 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
3151 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
3152 an undefined way.
3154 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
3155 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
3156 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
3158 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
3159 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
3160 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
3161 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
3162 appear in @var{lval}.
3164 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
3165 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
3166 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
3167 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
3168 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
3169 Use the former expression to save space during the compilation.
3171 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
3172 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
3173 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
3174 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
3175 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
3176 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
3177 is also passed partly in memory.
3179 @cindex jump instructions and @code{set}
3180 @cindex @code{if_then_else} usage
3181 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
3182 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
3183 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
3184 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
3185 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
3186 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
3187 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
3188 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
3189 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
3190 branch tables.
3192 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
3193 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
3194 valid for the mode of @var{lval}.
3196 @findex SET_DEST
3197 @findex SET_SRC
3198 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
3199 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
3201 @findex return
3202 @item (return)
3203 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
3204 current function, on machines where this can be done with one
3205 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
3206 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
3207 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
3208 the @code{return} expression code is never used.
3210 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
3211 placed in @code{pc} to return to the caller.
3213 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
3214 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
3216 @findex simple_return
3217 @item (simple_return)
3218 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
3219 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
3220 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
3221 conditional jumps.
3223 @findex call
3224 @item (call @var{function} @var{nargs})
3225 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
3226 whose address is the address of the function to be called.
3227 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
3228 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
3229 others, it represents the number of argument registers.
3231 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
3232 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
3233 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
3234 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
3235 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
3236 addressed.
3238 @findex clobber
3239 @item (clobber @var{x})
3240 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
3241 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
3242 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
3244 One place this is used is in string instructions that store standard
3245 values into particular hard registers.  It may not be worth the
3246 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
3247 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
3248 attempt to keep data in them across the string instruction.
3250 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
3251 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
3252 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
3253 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
3255 Note that the machine description classifies certain hard registers as
3256 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
3257 default to clobber these registers, so there is no need to use
3258 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
3259 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
3260 unless the function is declared @code{const}.
3262 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
3263 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
3264 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
3265 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
3266 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
3268 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
3269 and add instructions don't use an MQ register but which has an
3270 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
3271 a combined instruction might require a temporary register while the
3272 constituent instructions might not.
3274 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
3275 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
3276 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
3277 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
3278 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
3279 register to the clobber and the input operands if there is an insn
3280 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
3281 the clobber and the hard register is in register classes of the
3282 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
3283 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
3284 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
3285 there for use as a temporary.
3287 For instructions that require a temporary register, you should use
3288 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
3289 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
3290 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
3291 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
3292 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
3294 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
3295 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
3296 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
3297 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
3299 @findex use
3300 @item (use @var{x})
3301 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
3302 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
3303 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3304 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3305 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3307 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3308 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3309 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3310 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3311 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3312 of a special control register:
3314 @smallexample
3315 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3316                                        (reg:SI 4)] 0))
3317            (use (reg:SI 1))])
3318 @end smallexample
3320 @noindent
3322 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3323 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3324 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3325 if register 1 changes in between.
3327 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3328 that the register is live.  You should think twice before adding
3329 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3330 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3331 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3332 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3333 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3334 @samp{call} patterns.
3336 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3337 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3338 before the reload phase exits.
3340 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3341 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3342 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3343 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3344 phase exits.
3346 @findex parallel
3347 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3348 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3349 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3350 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3351 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3352 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3354 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3355 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3356 performed.  For example,
3358 @smallexample
3359 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3360            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3361 @end smallexample
3363 @noindent
3364 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3365 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3366 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3367 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3369 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3370 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3371 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3372 instruction this way:
3374 @smallexample
3375 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3376            (set (pc) (if_then_else
3377                         (eq (cc0) (const_int 0))
3378                         (label_ref @dots{})
3379                         (pc)))])
3380 @end smallexample
3382 @noindent
3383 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3384 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3385 new value that is set by this instruction.
3387 @cindex peephole optimization, RTL representation
3388 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3389 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3390 whose elements are the operands needed to output the resulting
3391 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3392 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3393 but it is OK then because no further optimization remains to be done.
3394 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3395 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3397 @findex cond_exec
3398 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3399 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3400 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3401 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3402 side-effects.
3404 @findex sequence
3405 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3406 Represents a sequence of insns.  If a @code{sequence} appears in the
3407 chain of insns, then each of the @var{insns} that appears in the sequence
3408 must be suitable for appearing in the chain of insns, i.e. must satisfy
3409 the @code{INSN_P} predicate.
3411 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3412 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3413 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3414 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3416 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3417 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3418 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3419 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3420 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3421 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3422 @xref{Delay Slots}.
3424 Some back ends also use @code{sequence} objects for purposes other than
3425 delay-slot groups.  This is not supported in the common parts of the
3426 compiler, which treat such sequences as delay-slot groups.
3428 DWARF2 Call Frame Address (CFA) adjustments are sometimes also expressed
3429 using @code{sequence} objects as the value of a @code{RTX_FRAME_RELATED_P}
3430 note.  This only happens if the CFA adjustments cannot be easily derived
3431 from the pattern of the instruction to which the note is attached.  In
3432 such cases, the value of the note is used instead of best-guesing the
3433 semantics of the instruction.  The back end can attach notes containing
3434 a @code{sequence} of @code{set} patterns that express the effect of the
3435 parent instruction.
3436 @end table
3438 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3439 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3440 effects as such:
3442 @table @code
3443 @findex asm_input
3444 @item (asm_input @var{s})
3445 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3447 @findex unspec
3448 @findex unspec_volatile
3449 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3450 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3451 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3452 selects between multiple machine-specific operations.
3453 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3454 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3456 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3457 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3459 @findex addr_vec
3460 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3461 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3462 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3463 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3464 @code{Pmode}.
3466 @findex addr_diff_vec
3467 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3468 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3469 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3470 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3471 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3472 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3473 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3474 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3475 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3477 @findex prefetch
3478 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3479 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3480 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3481 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3482 prefetch.
3483 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3484 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3485 targets that do not support locality hints should ignore this.
3487 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3488 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3489 instructions.
3490 @end table
3492 @node Incdec
3493 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3494 @cindex RTL preincrement
3495 @cindex RTL postincrement
3496 @cindex RTL predecrement
3497 @cindex RTL postdecrement
3499 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3501 @table @code
3502 @findex pre_dec
3503 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3504 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3505 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3506 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3507 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3508 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3509 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3510 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3511 example of its use:
3513 @smallexample
3514 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3515 @end smallexample
3517 @noindent
3518 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3519 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3521 @findex pre_inc
3522 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3523 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3525 @findex post_dec
3526 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3527 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3528 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3529 being decremented.
3531 @findex post_inc
3532 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3533 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3535 @findex post_modify
3536 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3538 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3539 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3540 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3541 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3543 The expression @var{y} must be one of three forms:
3544 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3545 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3546 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3547 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3549 Here is an example of its use:
3551 @smallexample
3552 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3553                                           (reg:SI 48))))
3554 @end smallexample
3556 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3557 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3559 @findex pre_modify
3560 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3561 Similar except side effects happen before the use.
3562 @end table
3564 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3565 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3566 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3567 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3568 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3569 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3571 If a register used as the operand of these expressions is used in
3572 another address in an insn, the original value of the register is used.
3573 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3574 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3575 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3576 as ambiguous and disallowed.
3578 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3579 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3580 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3581 done because machines that allow these operations at all typically
3582 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3583 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3584 in the machine description.
3586 @node Assembler
3587 @section Assembler Instructions as Expressions
3588 @cindex assembler instructions in RTL
3590 @cindex @code{asm_operands}, usage
3591 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3592 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3593 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3594 a single output operand, like this:
3596 @smallexample
3597 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3598 @end smallexample
3600 @noindent
3601 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3602 the value that is stored in @code{outputvar}:
3604 @smallexample
3605 (set @var{rtx-for-outputvar}
3606      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3607                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3608                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3609                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3610 @end smallexample
3612 @noindent
3613 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3614 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3615 output operand among the output operands specified, a vector of input
3616 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3617 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3618 @code{*z}.
3620 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3621 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3622 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3623 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3624 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3625 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3627 @node Debug Information
3628 @section Variable Location Debug Information in RTL
3629 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3631 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3632 annotations to determine what user variables memory and register
3633 references refer to.
3635 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3636 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3637 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3638 location may vary, it relies on the following types of notes.
3640 @table @code
3641 @findex var_location
3642 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3643 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3644 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3645 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3646 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3647 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3648 indicating whether the variable is known to be initialized or
3649 uninitialized.
3651 @findex debug_expr
3652 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3653 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3654 that points back to it, within value expressions in
3655 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3657 @findex debug_implicit_ptr
3658 @item (debug_implicit_ptr:@var{mode} @var{decl})
3659 Stands for the location of a @var{decl} that is no longer addressable.
3661 @findex entry_value
3662 @item (entry_value:@var{mode} @var{decl})
3663 Stands for the value a @var{decl} had at the entry point of the
3664 containing function.
3666 @findex debug_parameter_ref
3667 @item (debug_parameter_ref:@var{mode} @var{decl})
3668 Refers to a parameter that was completely optimized out.
3670 @findex debug_marker
3671 @item (debug_marker:@var{mode})
3672 Marks a program location.  With @code{VOIDmode}, it stands for the
3673 beginning of a statement, a recommended inspection point logically after
3674 all prior side effects, and before any subsequent side effects.  With
3675 @code{BLKmode}, it indicates an inline entry point: the lexical block
3676 encoded in the @code{INSN_LOCATION} is the enclosing block that encloses
3677 the inlined function.
3679 @end table
3681 @node Insns
3682 @section Insns
3683 @cindex insns
3685 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3686 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3687 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3688 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3689 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3690 declarative information.
3692 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3693 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3694 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3695 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3696 these copies will always be identical and will only appear inside a
3697 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3698 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3699 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3700 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3701 always used:
3703 @table @code
3704 @findex INSN_UID
3705 @item INSN_UID (@var{i})
3706 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3708 @findex PREV_INSN
3709 @item PREV_INSN (@var{i})
3710 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3711 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3713 @findex NEXT_INSN
3714 @item NEXT_INSN (@var{i})
3715 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3716 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3717 @end table
3719 @findex get_insns
3720 @findex get_last_insn
3721 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3722 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3723 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3724 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3725 the first insn,
3727 @smallexample
3728 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3729 @end smallexample
3731 @noindent
3732 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3734 @smallexample
3735 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3736 @end smallexample
3738 @noindent
3739 is always true.
3741 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3742 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3743 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3744 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3745 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3746 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3748 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3749 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3750 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3751 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3752 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3753 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3754 to find the containing @code{sequence} expression.
3756 Every insn has one of the following expression codes:
3758 @table @code
3759 @findex insn
3760 @item insn
3761 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3762 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3763 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3764 should jump or do function calls.
3766 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3767 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3769 @findex jump_insn
3770 @item jump_insn
3771 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3772 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3773 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3774 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3775 @code{jump_insn}.
3777 @findex JUMP_LABEL
3778 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3779 accessed in the same way and in addition contain a field
3780 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3782 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3783 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3784 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3785 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3786 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3787 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3788 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3789 insn.
3791 Return insns count as jumps, but their @code{JUMP_LABEL} is @code{RETURN}
3792 or @code{SIMPLE_RETURN}.
3794 @findex call_insn
3795 @item call_insn
3796 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3797 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3798 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3799 unpredictably.
3801 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3802 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3803 accessed in the same way and in addition contain a field
3804 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3805 @code{expr_list} expressions) containing @code{use}, @code{clobber} and
3806 sometimes @code{set} expressions that denote hard registers and
3807 @code{mem}s used or clobbered by the called function.
3809 A @code{mem} generally points to a stack slot in which arguments passed
3810 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3811 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3812 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3813 the stack slot will be mentioned in @code{clobber} and @code{use}
3814 entries; if it's callee-copied, only a @code{use} will appear, and the
3815 @code{mem} may point to addresses that are not stack slots.
3817 Registers occurring inside a @code{clobber} in this list augment
3818 registers specified in @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3819 Basics}).
3821 If the list contains a @code{set} involving two registers, it indicates
3822 that the function returns one of its arguments.  Such a @code{set} may
3823 look like a no-op if the same register holds the argument and the return
3824 value.
3826 @findex code_label
3827 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3828 @item code_label
3829 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3830 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3831 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3832 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3833 labels in the compilation (not just in the current function).
3834 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3835 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3836 the label number.
3838 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3839 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3840 the label, as a number.
3842 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3843 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3845 @findex LABEL_NUSES
3846 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3847 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3848 referenced in the current function.
3850 @findex LABEL_KIND
3851 @findex SET_LABEL_KIND
3852 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3853 @cindex alternate entry points
3854 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3855 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3856 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3857 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3858 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3859 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3860 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3861 same name).
3863 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3864 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3865 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3866 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3867 The only place that cares about the distinction between static, global,
3868 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3869 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3870 @file{final.c}.
3872 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3874 @findex jump_table_data
3875 @item jump_table_data
3876 A @code{jump_table_data} insn is a placeholder for the jump-table data
3877 of a @code{casesi} or @code{tablejump} insn.  They are placed after
3878 a @code{tablejump_p} insn.  A @code{jump_table_data} insn is not part o
3879 a basic blockm but it is associated with the basic block that ends with
3880 the @code{tablejump_p} insn.  The @code{PATTERN} of a @code{jump_table_data}
3881 is always either an @code{addr_vec} or an @code{addr_diff_vec}, and a
3882 @code{jump_table_data} insn is always preceded by a @code{code_label}.
3883 The @code{tablejump_p} insn refers to that @code{code_label} via its
3884 @code{JUMP_LABEL}.
3886 @findex barrier
3887 @item barrier
3888 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3889 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3890 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3891 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3892 They contain no information beyond the three standard fields.
3894 @findex note
3895 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3896 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3897 @item note
3898 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3899 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3900 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3901 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3903 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3904 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3905 that the line came from.  These notes control generation of line
3906 number data in the assembler output.
3908 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3909 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3910 must contain a null pointer):
3912 @table @code
3913 @findex NOTE_INSN_DELETED
3914 @item NOTE_INSN_DELETED
3915 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3916 delete insns by altering them into notes of this kind.
3918 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3919 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3920 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3921 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3922 code jumps to it.
3924 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3925 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3926 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3927 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3928 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3929 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3930 of debugging information.
3932 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3933 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3934 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3935 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3936 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3937 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_EH_HANDLER}
3938 identifies which region is associated with these notes.
3940 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3941 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3942 Appears at the start of the function body, after the function
3943 prologue.
3945 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3946 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3947 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3948 This note is used to generate variable location debugging information.
3949 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3950 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3951 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3952 point in the program up to the next such note for the same user
3953 variable.
3955 @findex NOTE_INSN_BEGIN_STMT
3956 @item NOTE_INSN_BEGIN_STMT
3957 This note is used to generate @code{is_stmt} markers in line number
3958 debuggign information.  It indicates the beginning of a user
3959 statement.
3961 @findex NOTE_INSN_INLINE_ENTRY
3962 @item NOTE_INSN_INLINE_ENTRY
3963 This note is used to generate @code{entry_pc} for inlined subroutines in
3964 debugging information.  It indicates an inspection point at which all
3965 arguments for the inlined function have been bound, and before its first
3966 statement.
3968 @end table
3970 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3972 @findex debug_insn
3973 @findex INSN_VAR_LOCATION
3974 @item debug_insn
3975 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3976 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3977 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3978 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3979 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3980 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3981 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3982 it stands for the value bound to the corresponding
3983 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3985 @code{GIMPLE_DEBUG_BEGIN_STMT} and @code{GIMPLE_DEBUG_INLINE_ENTRY} are
3986 expanded to RTL as a @code{DEBUG_INSN} with a @code{DEBUG_MARKER}
3987 @code{PATTERN}; the difference is the RTL mode: the former's
3988 @code{DEBUG_MARKER} is @code{VOIDmode}, whereas the latter is
3989 @code{BLKmode}; information about the inlined function can be taken from
3990 the lexical block encoded in the @code{INSN_LOCATION}.  These
3991 @code{DEBUG_INSN}s, that do not carry @code{VAR_LOCATION} information,
3992 just @code{DEBUG_MARKER}s, can be detected by testing
3993 @code{DEBUG_MARKER_INSN_P}, whereas those that do can be recognized as
3994 @code{DEBUG_BIND_INSN_P}.
3996 Throughout optimization passes, @code{DEBUG_INSN}s are not reordered
3997 with respect to each other, particularly during scheduling.  Binding
3998 information is kept in pseudo-instruction form, so that, unlike notes,
3999 it gets the same treatment and adjustments that regular instructions
4000 would.  It is the variable tracking pass that turns these
4001 pseudo-instructions into @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION},
4002 @code{NOTE_INSN_BEGIN_STMT} and @code{NOTE_INSN_INLINE_ENTRY} notes,
4003 analyzing control flow, value equivalences and changes to registers and
4004 memory referenced in value expressions, propagating the values of debug
4005 temporaries and determining expressions that can be used to compute the
4006 value of each user variable at as many points (ranges, actually) in the
4007 program as possible.
4009 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
4010 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
4011 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
4012 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
4013 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
4014 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
4015 variable to the register across the insn, whereas the insn location
4016 would keep the variable bound to the value, so that the variable
4017 tracking pass would emit another location note for the variable at the
4018 point in which the register is modified.
4020 @end table
4022 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
4023 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
4024 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
4025 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
4026 phases use the mode for various purposes.
4028 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
4029 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
4030 been processed.
4032 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
4033 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
4034 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
4035 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
4036 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
4038 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
4039 and @code{call_insn} insns:
4041 @table @code
4042 @findex PATTERN
4043 @item PATTERN (@var{i})
4044 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
4045 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
4046 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
4047 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
4048 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
4049 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
4050 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
4051 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
4052 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
4053 @code{parallel} expression.
4055 @findex INSN_CODE
4056 @item INSN_CODE (@var{i})
4057 An integer that says which pattern in the machine description matches
4058 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
4060 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
4061 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
4062 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
4064 @findex asm_noperands
4065 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
4066 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
4067 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
4068 such insns.
4070 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
4071 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
4072 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
4074 @findex LOG_LINKS
4075 @item LOG_LINKS (@var{i})
4076 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
4077 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
4078 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
4079 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
4080 Def-use and use-def chains are now preferred.
4082 @findex REG_NOTES
4083 @item REG_NOTES (@var{i})
4084 A list (chain of @code{expr_list}, @code{insn_list} and @code{int_list}
4085 expressions) giving miscellaneous information about the insn.  It is often
4086 information pertaining to the registers used in this insn.
4087 @end table
4089 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
4090 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
4091 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
4092 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
4093 as second operand.  The significant thing about the chain is which
4094 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
4095 expressions).  Their order is not significant.
4097 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
4098 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
4099 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
4100 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
4101 that are used for the first time in this insn.
4103 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
4104 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} and @code{int_list}
4105 expressions in addition to @code{insn_list} expressions.  There are several
4106 kinds of register notes, which are distinguished by the machine mode, which
4107 in a register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
4108 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
4109 the kind of note.
4111 @findex REG_NOTE_KIND
4112 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
4113 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
4114 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
4115 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
4116 @var{newkind}.
4118 Register notes are of three classes: They may say something about an
4119 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
4120 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
4121 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
4123 These register notes annotate inputs to an insn:
4125 @table @code
4126 @findex REG_DEAD
4127 @item REG_DEAD
4128 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
4129 value immediately after this insn would not affect the future behavior
4130 of the program.
4132 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
4133 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
4134 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
4136 @findex REG_UNUSED
4137 @item REG_UNUSED
4138 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
4139 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
4140 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
4141 These two notes are independent; both may be present for the same
4142 register.
4144 @findex REG_INC
4145 @item REG_INC
4146 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
4147 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
4148 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
4149 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
4151 @findex REG_NONNEG
4152 @item REG_NONNEG
4153 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
4154 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
4155 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
4157 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
4158 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
4160 @findex REG_LABEL_OPERAND
4161 @item REG_LABEL_OPERAND
4162 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
4163 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
4164 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
4165 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
4166 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
4167 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
4168 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
4170 @findex REG_LABEL_TARGET
4171 @item REG_LABEL_TARGET
4172 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
4173 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
4174 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
4175 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
4176 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
4177 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
4178 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
4180 @findex REG_SETJMP
4181 @item REG_SETJMP
4182 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
4183 related function.
4184 @end table
4186 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
4188 @table @code
4189 @findex REG_EQUIV
4190 @findex REG_EQUAL
4191 @item REG_EQUIV
4192 @itemx REG_EQUAL
4193 This note is only valid on an insn that sets only one register and
4194 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
4195 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
4196 value which the insn explicitly copies into the register may look
4197 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
4198 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} or
4199 @code{zero_extract} expression, the note refers to the register that
4200 is contained in its first operand.
4202 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
4203 the entire function, and could validly be replaced in all its
4204 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
4205 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
4206 example, when a constant is loaded into a register that is never
4207 assigned any other value, this kind of note is used.
4209 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
4210 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
4211 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
4212 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
4213 by the stack slot throughout the function.
4215 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
4216 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
4217 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
4218 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
4219 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
4220 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
4221 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
4222 well.  This is used on machines for which the calling convention
4223 allocates stack space for register parameters.  See
4224 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
4226 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
4227 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
4228 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
4229 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
4230 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
4231 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
4232 final value.
4234 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
4235 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
4236 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
4237 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
4238 allocation to indicate that there is an available substitute expression
4239 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
4240 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
4241 insufficient registers are available.
4243 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
4244 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
4245 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
4246 throughout their entire life, which is not detected until later in
4247 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
4248 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
4249 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
4250 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
4251 destination register.
4253 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
4254 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
4255 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
4256 @end table
4258 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
4259 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
4260 the inverse note pointing back to the first insn.
4262 @table @code
4263 @findex REG_CC_SETTER
4264 @findex REG_CC_USER
4265 @item REG_CC_SETTER
4266 @itemx REG_CC_USER
4267 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
4268 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
4269 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
4270 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
4271 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
4272 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
4273 @code{cc0}.
4274 @end table
4276 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
4277 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
4278 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
4279 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
4280 descriptive text.
4282 @table @code
4283 @findex REG_DEP_TRUE
4284 @item REG_DEP_TRUE
4285 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
4287 @findex REG_DEP_OUTPUT
4288 @item REG_DEP_OUTPUT
4289 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
4291 @findex REG_DEP_ANTI
4292 @item REG_DEP_ANTI
4293 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
4295 @end table
4297 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
4298 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn.
4300 @table @code
4301 @findex REG_BR_PROB
4302 @item REG_BR_PROB
4303 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
4304 branch insn according to the profile data.  The note is represented
4305 as an @code{int_list} expression whose integer value is an encoding
4306 of @code{profile_probability} type.  @code{profile_probability} provide
4307 member function @code{from_reg_br_prob_note} and @code{to_reg_br_prob_note}
4308 to extract and store the probability into the RTL encoding.
4310 @findex REG_BR_PRED
4311 @item REG_BR_PRED
4312 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
4313 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
4314 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
4316 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
4317 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
4318 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
4319 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
4320 the pattern is either complex or misleading.
4321 @end table
4323 The note @code{REG_CALL_NOCF_CHECK} is used in conjunction with the
4324 @option{-fcf-protection=branch} option.  The note is set if a
4325 @code{nocf_check} attribute is specified for a function type or a
4326 pointer to function type.  The note is stored in the @code{REG_NOTES}
4327 field of an insn.
4329 @table @code
4330 @findex REG_CALL_NOCF_CHECK
4331 @item REG_CALL_NOCF_CHECK
4332 Users have control through the @code{nocf_check} attribute to identify
4333 which calls to a function should be skipped from control-flow instrumentation
4334 when the option @option{-fcf-protection=branch} is specified.  The compiler
4335 puts a @code{REG_CALL_NOCF_CHECK} note on each @code{CALL_INSN} instruction
4336 that has a function type marked with a @code{nocf_check} attribute.
4337 @end table
4339 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
4340 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
4342 @findex insn_list
4343 @findex expr_list
4344 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
4345 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
4346 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
4347 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
4348 ordinary way as an expression.
4350 @node Calls
4351 @section RTL Representation of Function-Call Insns
4352 @cindex calling functions in RTL
4353 @cindex RTL function-call insns
4354 @cindex function-call insns
4356 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
4357 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
4358 RTL expression code, @code{call}.
4360 @cindex @code{call} usage
4361 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4363 @smallexample
4364 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4365 @end smallexample
4367 @noindent
4368 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4369 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4370 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4371 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4372 subroutine.
4374 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4375 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4376 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4378 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4379 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4380 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4381 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4383 @smallexample
4384 (set (reg:@var{m} @var{r})
4385      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4386 @end smallexample
4388 @noindent
4389 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4390 appropriate register receives a useful value in this insn.
4392 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4393 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4394 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4395 same RTL form as a call that returns nothing.
4397 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4398 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4399 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4400 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4401 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4402 if the call instruction requires some register other than the stack
4403 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4404 subexpression should mention that register.
4406 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4407 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4408 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4409 calls, to modify all of memory.
4411 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4412 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4413 function.  Similarly, if registers other than those in
4414 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4415 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4416 indicate which registers.
4418 @node Sharing
4419 @section Structure Sharing Assumptions
4420 @cindex sharing of RTL components
4421 @cindex RTL structure sharing assumptions
4423 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4424 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4425 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4426 object of a certain kind appears in more than one place in the
4427 containing structure.
4429 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4430 objects that describe global variables and external functions,
4431 and a few standard objects such as small integer constants,
4432 no RTL objects are common to two functions.
4434 @itemize @bullet
4435 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4436 @item
4437 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4438 and therefore only a single machine mode.
4440 @cindex symbolic label
4441 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4442 @item
4443 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4444 referring to it.
4446 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4447 @item
4448 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4450 @cindex @code{const_poly_int}, RTL sharing
4451 @item
4452 All @code{const_poly_int} expressions with equal modes and values
4453 are shared.
4455 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4456 @item
4457 There is only one @code{pc} expression.
4459 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4460 @item
4461 There is only one @code{cc0} expression.
4463 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4464 @item
4465 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4466 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4468 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4469 @item
4470 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4471 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4473 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4474 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4475 @item
4476 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4477 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4478 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4479 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4481 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4482 @item
4483 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4484 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4485 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4486 variables are occasionally made.
4488 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4489 @item
4490 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4491 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4492 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4493 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4494 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4495 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4496 vector at all.
4498 @item
4499 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4500 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4501 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4502 side-effects on other insns.
4504 @findex unshare_all_rtl
4505 @item
4506 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4507 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4508 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4509 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4511 @findex copy_rtx_if_shared
4512 @item
4513 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4514 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4515 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4516 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4517 @code{unshare_all_rtl}.
4518 @end itemize
4520 @node Reading RTL
4521 @section Reading RTL
4523 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4524 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4525 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4526 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4527 from the machine description.
4529 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4530 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4531 idea is not feasible.
4533 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4534 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4535 does not contain all the information about the program.
4537 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4538 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4539 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4540 is incomplete.