gcc/:
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob0498062786ffa82696f475dbce031004f360ecf0
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,
2 @c 2003, 2004, 2005
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
7 @node RTL
8 @chapter RTL Representation
9 @cindex RTL representation
10 @cindex representation of RTL
11 @cindex Register Transfer Language (RTL)
13 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
14 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
15 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
16 describes what the instruction does.
18 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
19 structures that point at other structures, and a textual form that is used
20 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
21 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
23 @menu
24 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
25 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
26 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
27 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
28 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
29 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
30 * Constants::         Expressions with constant values.
31 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
32 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
33 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
34 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
35 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
36 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
37 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
38 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
39 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
40 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
41 * Insns::             Expression types for entire insns.
42 * Calls::             RTL representation of function call insns.
43 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
44 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
45 @end menu
47 @node RTL Objects
48 @section RTL Object Types
49 @cindex RTL object types
51 @cindex RTL integers
52 @cindex RTL strings
53 @cindex RTL vectors
54 @cindex RTL expression
55 @cindex RTX (See RTL)
56 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
57 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
58 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
59 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
60 @code{rtx}.
62 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
63 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
64 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
66 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
67 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
68 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
69 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
70 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
71 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
72 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
73 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
75 In a machine description, strings are normally written with double
76 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
77 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
78 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
79 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
80 makes the machine description easier to read.
82 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
83 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
84 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
85 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
86 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
87 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
88 need not escape each quote character with a backslash.
90 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
91 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
92 The written form of a vector consists of square brackets
93 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
94 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
95 null pointers are used instead.
97 @cindex expression codes
98 @cindex codes, RTL expression
99 @findex GET_CODE
100 @findex PUT_CODE
101 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
102 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
103 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
104 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
105 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
106 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
108 The expression code determines how many operands the expression contains,
109 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
110 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
111 from its context---from the expression code of the containing expression.
112 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
113 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
114 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
115 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
116 there is one operand, which is to be regarded as a string.
118 Expressions are written as parentheses containing the name of the
119 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
120 of the expression (separated by spaces).
122 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
123 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
124 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
126 @cindex (nil)
127 @cindex nil
128 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
129 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
131 @node RTL Classes
132 @section RTL Classes and Formats
133 @cindex RTL classes
134 @cindex classes of RTX codes
135 @cindex RTX codes, classes of
136 @findex GET_RTX_CLASS
138 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
139 which are represented by single characters.  You can determine the class
140 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
141 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
143 @table @code
144 @item RTX_OBJ
145 An RTX code that represents an actual object, such as a register
146 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
147 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
148 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
150 @item RTX_CONST_OBJ
151 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
152 included in this class.
154 @item RTX_COMPARE
155 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
156 @code{LT}.
158 @item RTX_COMM_COMPARE
159 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
160 or @code{ORDERED}.
162 @item RTX_UNARY
163 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
164 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
165 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
167 @item RTX_COMM_ARITH
168 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
169 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
170 @code{<}.
172 @item RTX_BIN_ARITH
173 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
174 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
176 @item RTX_BITFIELD_OPS
177 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
178 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
179 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
180 @xref{Bit-Fields}.
182 @item RTX_TERNARY
183 An RTX code for other three input operations.  Currently only
184 @code{IF_THEN_ELSE} and @code{VEC_MERGE}.
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.
198 @item RTX_EXTRA
199 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
200 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
201 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
202 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
203 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
204 @code{SUBREG} is also part of this class.
205 @end table
207 @cindex RTL format
208 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
209 contained objects and their kinds using a sequence of characters
210 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
211 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
213 @cindex RTL format characters
214 These are the most commonly used format characters:
216 @table @code
217 @item e
218 An expression (actually a pointer to an expression).
220 @item i
221 An integer.
223 @item w
224 A wide integer.
226 @item s
227 A string.
229 @item E
230 A vector of expressions.
231 @end table
233 A few other format characters are used occasionally:
235 @table @code
236 @item u
237 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
238 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
240 @item n
241 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
242 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
243 @code{note} insn.
245 @item S
246 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
247 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
248 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
249 An omitted string is taken to be the null string.
251 @item V
252 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
253 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
254 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
255 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
257 @item B
258 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
260 @item 0
261 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
262 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
263 special ways by small parts of the compiler.
264 @end table
266 There are macros to get the number of operands and the format
267 of an expression code:
269 @table @code
270 @findex GET_RTX_LENGTH
271 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
272 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
274 @findex GET_RTX_FORMAT
275 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
276 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
277 @end table
279 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
280 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
282 @table @code
283 @item 1
284 All codes of this class have format @code{e}.
286 @item <
287 @itemx c
288 @itemx 2
289 All codes of these classes have format @code{ee}.
291 @item b
292 @itemx 3
293 All codes of these classes have format @code{eee}.
295 @item i
296 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
297 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
298 are of class @code{i}.
300 @item o
301 @itemx m
302 @itemx x
303 You can make no assumptions about the format of these codes.
304 @end table
306 @node Accessors
307 @section Access to Operands
308 @cindex accessors
309 @cindex access to operands
310 @cindex operand access
312 @findex XEXP
313 @findex XINT
314 @findex XWINT
315 @findex XSTR
316 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
317 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
318 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
319 (counting from zero).  Thus,
321 @smallexample
322 XEXP (@var{x}, 2)
323 @end smallexample
325 @noindent
326 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
328 @smallexample
329 XINT (@var{x}, 2)
330 @end smallexample
332 @noindent
333 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
334 fashion, would access it as a string.
336 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
337 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
338 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
339 the containing expression.  That is also how you would know how many
340 operands there are.
342 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
343 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
344 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
345 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
346 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
347 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
348 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
349 an expression pointer, which would probably result in a crash when
350 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
351 but this will access memory past the end of the expression with
352 unpredictable results.
354 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
355 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
356 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
357 vector.
359 @table @code
360 @findex XVEC
361 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
362 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
364 @findex XVECLEN
365 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
366 Access the length (number of elements) in the vector which is
367 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
369 @findex XVECEXP
370 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
371 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
372 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
374 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
375 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
376 @end table
378 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
379 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
380 to access them.
382 @node Special Accessors
383 @section Access to Special Operands
384 @cindex access to special operands
386 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
388 @table @code
389 @item MEM
390 @table @code
391 @findex MEM_ALIAS_SET
392 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
393 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
394 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
395 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
396 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
397 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
398 and the back-end makes no such assumptions.
399 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
401 @findex MEM_EXPR
402 @item MEM_EXPR (@var{x})
403 If this register is known to hold the value of some user-level
404 declaration, this is that tree node.  It may also be a
405 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
406 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
407 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
408 object associated with the reference.
410 @findex MEM_OFFSET
411 @item MEM_OFFSET (@var{x})
412 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
414 @findex MEM_SIZE
415 @item MEM_SIZE (@var{x})
416 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
417 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
418 the size is implied by the mode.
420 @findex MEM_ALIGN
421 @item MEM_ALIGN (@var{x})
422 The known alignment in bits of the memory reference.
423 @end table
425 @item REG
426 @table @code
427 @findex ORIGINAL_REGNO
428 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
429 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
430 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
431 register number.
433 @findex REG_EXPR
434 @item REG_EXPR (@var{x})
435 If this register is known to hold the value of some user-level
436 declaration, this is that tree node.
438 @findex REG_OFFSET
439 @item REG_OFFSET (@var{x})
440 If this register is known to hold the value of some user-level
441 declaration, this is the offset into that logical storage.
442 @end table
444 @item SYMBOL_REF
445 @table @code
446 @findex SYMBOL_REF_DECL
447 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
448 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
449 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
450 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
451 and there is no associated front end symbol table entry.
453 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
454 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
455 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
456 front end symbol table entry.
458 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
459 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
460 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
461 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
463 @findex SYMBOL_REF_DATA
464 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
465 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
466 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
468 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
469 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
470 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
471 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
472 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
474 @table @code
475 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
476 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
477 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
478 Set if the symbol refers to a function.
480 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
481 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
482 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
483 Set if the symbol is local to this ``module''.
484 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
486 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
487 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
488 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
489 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
490 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
492 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
493 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
494 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
495 Set if the symbol is located in the small data section.
496 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
498 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
499 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
500 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
501 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
502 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
503 non-thread-local symbols.
505 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
506 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
507 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
508 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
509 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
511 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
512 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
513 @cindex @option{-fsection-anchors}
514 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
515 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
516 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
517 and that can be used to access nearby members of that block.
518 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
520 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
521 @end table
523 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
524 the target's use.
525 @end table
527 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
528 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
529 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
530 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
531 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
533 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
534 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
535 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
536 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
537 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
538 been given an offset within that block.
539 @end table
541 @node Flags
542 @section Flags in an RTL Expression
543 @cindex flags in RTL expression
545 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
546 that are used in certain types of expression.  Most often they
547 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
549 @table @code
550 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
551 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
552 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
553 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
554 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
555 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
556 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
557 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
558 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
559 perhaps with the help of base registers.
560 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
562 @findex CONST_OR_PURE_CALL_P
563 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
564 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
565 @item CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
566 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} for notes,
567 indicates that the insn represents a call to a const or pure function.
568 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
570 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
571 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
572 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
573 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
574 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
575 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
576 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
577 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
578 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
579 printed as @samp{/u}.
581 @findex INSN_DELETED_P
582 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
583 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
584 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
585 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
586 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
587 @cindex @code{note} and @samp{/v}
588 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
589 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
590 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
591 @code{barrier}, or @code{note},
592 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
593 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
595 @findex INSN_FROM_TARGET_P
596 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
597 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
598 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
599 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
600 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
601 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
602 slot of a branch, indicates that the insn
603 is from the target of the branch.  If the branch insn has
604 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
605 the branch is taken.  For annulled branches with
606 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
607 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
608 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
609 field and printed as @samp{/s}.
611 @findex LABEL_PRESERVE_P
612 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
613 @cindex @code{note} and @samp{/i}
614 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
615 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
616 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
617 code or data not visible to the RTL of a given function.
618 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
619 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
621 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
622 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
623 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
624 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
625 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
626 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
627 a reference to a non-local label.
628 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
630 @findex MEM_IN_STRUCT_P
631 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
632 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
633 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
634 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
635 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
636 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
637 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
638 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
639 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
641 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
642 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
643 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
644 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
645 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
646 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
647 are already in a non-addressable component of an aggregate.
648 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
650 @findex MEM_SCALAR_P
651 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
652 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
653 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
654 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
655 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
656 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
657 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
658 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
659 Both flags should never be simultaneously set.
660 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
662 @findex MEM_VOLATILE_P
663 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
664 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
665 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
666 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
667 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
668 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
669 nonzero for volatile memory references.
670 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
672 @findex MEM_NOTRAP_P
673 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
674 @cindex @code{call}, in @code{mem}
675 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
676 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
677 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
679 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
680 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
681 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
682 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
683 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
684 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
685 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
686 @samp{/i}.
688 @findex REG_POINTER
689 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
690 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
691 @item REG_POINTER (@var{x})
692 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
693 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
695 @findex REG_USERVAR_P
696 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
697 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
698 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
699 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
700 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
701 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
702 @samp{/v}.
704 The same hard register may be used also for collecting the values of
705 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
706 in this kind of use.
708 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
709 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
710 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
711 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
712 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
713 @cindex @code{set} and @samp{/f}
714 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
715 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
716 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
717 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
718 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
719 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
720 register to use in place of the frame pointer.
721 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
723 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
724 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
725 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
726 register is used that is near enough to the register save area, and the
727 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
728 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
729 instruction that sets this temporary register must be marked as
730 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
732 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
733 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
734 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
735 instruction.  This note should contain a simple expression of the
736 computation performed by this instruction, i.e., one that
737 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
739 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
740 prologues.
742 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
743 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
744 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/i}
745 @cindex @code{barrier} and @samp{/i}
746 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
747 @cindex @code{insn_list} and @samp{/i}
748 @cindex @code{const} and @samp{/i}
749 @cindex @code{note} and @samp{/i}
750 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, and @code{note}
751 @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, or @code{note} if it
752 resulted from an in-line function call.
753 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
755 @findex MEM_READONLY_P
756 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
757 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
758 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
759 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
761 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
762 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
763 example of the later is a shared library's global offset table.  This
764 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
765 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
766 application, this memory will never be subsequently modified.
768 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
770 @findex SCHED_GROUP_P
771 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
772 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
773 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
774 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
775 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
776 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
777 @code{jump_insn}, indicates that the
778 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
779 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
780 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
781 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
782 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
784 @findex SET_IS_RETURN_P
785 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
786 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
787 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
788 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
789 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
791 @findex SIBLING_CALL_P
792 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
793 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
794 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
795 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
796 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
798 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
799 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
800 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
801 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
802 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
803 string constant pool.
804 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
806 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
807 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
808 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
809 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
810 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
811 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
812 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
813 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
814 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
815 Stored in the @code{unchanging}
816 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
817 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
818 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
820 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
821 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
822 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
823 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
824 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
825 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
826 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
827 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
828 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
829 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
831 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
832 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
833 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
834 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
835 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
836 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
837 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
838 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
839 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
840 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
841 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
842 printed as @samp{/s}.
844 @findex SYMBOL_REF_USED
845 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
846 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
847 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
848 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
849 once.  Stored in the @code{used} field.
851 @findex SYMBOL_REF_WEAK
852 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
853 @cindex @code{integrated}, in @code{symbol_ref}
854 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
855 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
856 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
858 @findex SYMBOL_REF_FLAG
859 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
860 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
861 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
862 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
863 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
865 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
866 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
867 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
868 @end table
870 These are the fields to which the above macros refer:
872 @table @code
873 @findex call
874 @cindex @samp{/c} in RTL dump
875 @item call
876 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
878 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
880 @findex frame_related
881 @cindex @samp{/f} in RTL dump
882 @item frame_related
883 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
884 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
885 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
886 frame pointer.
888 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
890 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
891 this function's string constant pool.
893 In @code{mem} expressions, 1 means that the reference is to a scalar.
895 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
897 @findex in_struct
898 @cindex @samp{/s} in RTL dump
899 @item in_struct
900 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
901 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
902 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
903 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
904 to determine something about possible cases of aliasing.
906 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
907 contained within the test expression of some loop.
909 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
910 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
912 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
913 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
914 was found.
916 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
917 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
918 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
919 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
921 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
922 dead code.
924 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
925 delay slot of a branch,
926 1 means that this insn is from the target of the branch.
928 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
929 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
931 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
933 @findex integrated
934 @cindex @samp{/i} in RTL dump
935 @item integrated
936 In an @code{insn}, @code{insn_list}, or @code{const}, 1 means the RTL was
937 produced by procedure integration.
939 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
940 the value to be returned by the current function.  On
941 machines that pass parameters in registers, the same register number
942 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
943 uses.
945 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
947 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
949 @findex jump
950 @cindex @samp{/j} in RTL dump
951 @item jump
952 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
953 mem unchanged when we access a component.
955 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
957 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
959 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
961 @findex unchanging
962 @cindex @samp{/u} in RTL dump
963 @item unchanging
964 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
965 that the value of the expression never changes.
967 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
968 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
970 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
971 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
973 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
974 something in the per-function constant pool.
976 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} of notes,
977 1 means that this instruction is a call to a const or pure function.
979 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
981 @findex used
982 @item used
983 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
984 generation for a function, to count the number of times an expression
985 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
986 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
988 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
989 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
990 renumbered once.
992 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
993 the symbol has already been written.
995 @findex volatil
996 @cindex @samp{/v} in RTL dump
997 @item volatil
998 @cindex volatile memory references
999 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1000 expression, it is 1 if the memory
1001 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1002 reordered or combined.
1004 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1005 purposes.
1007 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1008 0 indicates an internal compiler temporary.
1010 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1012 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1013 to a non-local label.
1015 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1016 @end table
1018 @node Machine Modes
1019 @section Machine Modes
1020 @cindex machine modes
1022 @findex enum machine_mode
1023 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1024 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1025 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1026 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1027 expressions (declarations and types, to be precise).
1029 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1030 expression is written after the expression code with a colon to separate
1031 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1032 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1033 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1034 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1036 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1037 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1039 @table @code
1040 @findex BImode
1041 @item BImode
1042 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1044 @findex QImode
1045 @item QImode
1046 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1048 @findex HImode
1049 @item HImode
1050 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1052 @findex PSImode
1053 @item PSImode
1054 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1055 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1056 this is the right mode to use for pointers.
1058 @findex SImode
1059 @item SImode
1060 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1062 @findex PDImode
1063 @item PDImode
1064 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1065 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1066 this is the right mode to use for certain pointers.
1068 @findex DImode
1069 @item DImode
1070 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1072 @findex TImode
1073 @item TImode
1074 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1076 @findex OImode
1077 @item OImode
1078 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1080 @findex QFmode
1081 @item QFmode
1082 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1083 floating point number.
1085 @findex HFmode
1086 @item HFmode
1087 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1088 point number.
1090 @findex TQFmode
1091 @item TQFmode
1092 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1093 (three byte) floating point number.
1095 @findex SFmode
1096 @item SFmode
1097 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1098 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1099 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1100 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1101 single-precision VAX and IBM types.
1103 @findex DFmode
1104 @item DFmode
1105 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1106 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1107 this is a double-precision IEEE floating point number.
1109 @findex XFmode
1110 @item XFmode
1111 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1112 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1113 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1114 to sixteen; this mode is used for either.
1116 @findex SDmode
1117 @item SDmode
1118 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1119 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1120 point).
1122 @findex DDmode
1123 @item DDmode
1124 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1125 floating point number.
1127 @findex TDmode
1128 @item TDmode
1129 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1130 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1132 @findex TFmode
1133 @item TFmode
1134 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1135 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1136 IEEE quad-precision format.
1138 @findex CCmode
1139 @item CCmode
1140 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1141 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1142 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1143 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1144 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1146 @findex BLKmode
1147 @item BLKmode
1148 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1149 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1150 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1151 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1153 @findex VOIDmode
1154 @item VOIDmode
1155 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1156 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1157 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1158 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1159 the absence of any mode.
1161 @findex QCmode
1162 @findex HCmode
1163 @findex SCmode
1164 @findex DCmode
1165 @findex XCmode
1166 @findex TCmode
1167 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1168 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1169 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1170 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1171 @code{TFmode}, respectively.
1173 @findex CQImode
1174 @findex CHImode
1175 @findex CSImode
1176 @findex CDImode
1177 @findex CTImode
1178 @findex COImode
1179 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1180 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1181 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1182 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1183 respectively.
1184 @end table
1186 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1187 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1188 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1190 The only modes which a machine description @i{must} support are
1191 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1192 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1193 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1194 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1195 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1196 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1197 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1199 @cindex mode classes
1200 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1201 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1202 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1203 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1204 mode classes are:
1206 @table @code
1207 @findex MODE_INT
1208 @item MODE_INT
1209 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1210 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1211 @code{OImode}.
1213 @findex MODE_PARTIAL_INT
1214 @item MODE_PARTIAL_INT
1215 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1216 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1218 @findex MODE_FLOAT
1219 @item MODE_FLOAT
1220 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1221 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1222 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1224 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1225 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1226 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1227 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1229 @findex MODE_COMPLEX_INT
1230 @item MODE_COMPLEX_INT
1231 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1233 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1234 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1235 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1236 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1237 @code{TCmode}.
1239 @findex MODE_FUNCTION
1240 @item MODE_FUNCTION
1241 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1242 (These are not currently implemented).
1244 @findex MODE_CC
1245 @item MODE_CC
1246 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1247 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1248 @xref{Jump Patterns},
1249 also see @ref{Condition Code}.
1251 @findex MODE_RANDOM
1252 @item MODE_RANDOM
1253 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1254 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1255 @code{MODE_RANDOM}.
1256 @end table
1258 Here are some C macros that relate to machine modes:
1260 @table @code
1261 @findex GET_MODE
1262 @item GET_MODE (@var{x})
1263 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1265 @findex PUT_MODE
1266 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1267 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1269 @findex NUM_MACHINE_MODES
1270 @item NUM_MACHINE_MODES
1271 Stands for the number of machine modes available on the target
1272 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1273 machine mode.
1275 @findex GET_MODE_NAME
1276 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1277 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1279 @findex GET_MODE_CLASS
1280 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1281 Returns the mode class of mode @var{m}.
1283 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1284 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1285 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1286 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1288 @findex GET_MODE_SIZE
1289 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1290 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1292 @findex GET_MODE_BITSIZE
1293 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1294 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1296 @findex GET_MODE_MASK
1297 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1298 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1299 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1300 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1302 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1303 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1304 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1306 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1307 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1308 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1309 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1310 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1311 part.
1313 @findex GET_MODE_NUNITS
1314 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1315 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1316 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1318 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1319 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1320 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1321 @end table
1323 @findex byte_mode
1324 @findex word_mode
1325 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1326 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1327 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1328 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1330 @node Constants
1331 @section Constant Expression Types
1332 @cindex RTL constants
1333 @cindex RTL constant expression types
1335 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1337 @table @code
1338 @findex const_int
1339 @item (const_int @var{i})
1340 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1341 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1342 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1344 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1345 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1347 @findex const0_rtx
1348 @findex const1_rtx
1349 @findex const2_rtx
1350 @findex constm1_rtx
1351 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1352 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1353 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1354 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1355 only expression for integer value negative one is found in
1356 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1357 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1358 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1359 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1361 @findex const_true_rtx
1362 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1363 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1364 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1365 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1366 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1367 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1369 @findex const_double
1370 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1371 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1372 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1373 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1374 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1375 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1377 @findex const_vector
1378 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1379 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1380 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1381 the @code{const_int} or @code{const_double} elements.
1383 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1384 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1386 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1387 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1388 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1389 desired.
1391 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1392 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1393 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1394 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1395 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1396 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1397 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1398 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1399 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1400 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1402 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1403 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1404 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1405 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1407 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1408 the number of integers used to store the value depends on the size of
1409 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1410 represent a floating point number, but not precisely in the target
1411 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1412 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1413 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1415 @findex CONST0_RTX
1416 @findex CONST1_RTX
1417 @findex CONST2_RTX
1418 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1419 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1420 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1421 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1422 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1423 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1424 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1425 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1426 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1427 for vector modes.
1429 @findex const_string
1430 @item (const_string @var{str})
1431 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1432 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1433 strings in C are placed in memory.
1435 @findex symbol_ref
1436 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1437 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1438 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1439 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1440 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1441 with @samp{_}.
1443 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1444 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1446 @findex label_ref
1447 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1448 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1449 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1450 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1451 sequence to identify the place where the label should go.
1453 The reason for using a distinct expression type for code label
1454 references is so that jump optimization can distinguish them.
1456 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1457 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1459 @item (const:@var{m} @var{exp})
1460 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1461 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1462 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1463 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1464 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1465 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1467 @var{m} should be @code{Pmode}.
1469 @findex high
1470 @item (high:@var{m} @var{exp})
1471 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1472 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1473 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1474 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1475 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1476 reference a global memory location.
1478 @var{m} should be @code{Pmode}.
1479 @end table
1481 @node Regs and Memory
1482 @section Registers and Memory
1483 @cindex RTL register expressions
1484 @cindex RTL memory expressions
1486 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1487 registers and to main memory.
1489 @table @code
1490 @findex reg
1491 @cindex hard registers
1492 @cindex pseudo registers
1493 @item (reg:@var{m} @var{n})
1494 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1495 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1496 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1497 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1498 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1499 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1500 registers or into memory references.
1502 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1503 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1504 For example, a register may contain a full word but there may be
1505 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1506 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1507 various precisions.
1509 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1510 the mode must always be specified.
1512 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1513 description, since the number of hard registers on the machine is an
1514 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1515 all of the machine registers must be general registers.  All the
1516 machine registers that can be used for storage of data are given
1517 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1518 instructions or can hold only certain types of data.
1520 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1521 function, but each pseudo register is given a natural mode
1522 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1523 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1524 expression is used.
1526 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1527 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1528 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1529 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1530 with the specified one.
1532 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1533 represented by a unique @code{reg} expression.
1535 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1536 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1537 Some pseudo register numbers, those within the range of
1538 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1539 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1540 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1541 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1542 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1544 @table @code
1545 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1546 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1547 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1548 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1549 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1550 registers.
1552 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1553 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1554 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1555 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1556 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1558 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1559 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1560 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1561 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1562 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1563 to the first variable on the stack.
1565 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1566 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1567 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1568 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1569 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1571 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1572 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1573 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1574 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1575 memory desired.
1577 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1578 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1579 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1580 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1582 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1583 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1584 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1585 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1586 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1588 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1589 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1590 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1591 @end table
1593 @findex subreg
1594 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1595 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1596 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1597 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1599 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1600 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1601 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1602 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1603 such a case, @var{bytenum} is zero.
1605 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1606 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1607 are in @var{m}.
1609 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1610 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1611 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1612 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1613 that paradoxical references are only made to hard registers.
1615 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1616 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1617 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1618 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1619 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1620 @var{bytenum} offset that says which register.
1622 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1623 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1624 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1625 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1626 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1628 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1629 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1630 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1631 it is part of the least significant word.
1633 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1634 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1635 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1636 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1638 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1639 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1640 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1641 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1642 they had the same endianness as integer values.  This works because
1643 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1644 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1645 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1647 @cindex combiner pass
1648 @cindex reload pass
1649 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1650 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1651 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1652 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1653 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1654 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1655 which replaced a pseudo register.
1657 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1658 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1659 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1660 floating value.
1662 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1663 hard register when less registers can hold the value than would be
1664 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1665 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1666 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 4)}
1667 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1668 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1669 expressions such as these from being formed.
1671 @findex SUBREG_REG
1672 @findex SUBREG_BYTE
1673 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1674 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1675 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1677 @findex scratch
1678 @cindex scratch operands
1679 @item (scratch:@var{m})
1680 This represents a scratch register that will be required for the
1681 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1682 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1683 the reload pass.
1685 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1686 (@pxref{Side Effects}).
1688 @findex cc0
1689 @cindex condition code register
1690 @item (cc0)
1691 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1692 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1694 @itemize @bullet
1695 @item
1696 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1697 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1699 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1700 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1701 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1702 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1704 @item
1705 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1706 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1707 which comparison instructions must specify the condition to test.
1709 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1710 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1711 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1712 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1713 @end itemize
1715 @findex cc0_rtx
1716 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1717 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1718 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1720 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1721 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1722 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1723 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1724 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1725 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1726 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1727 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1729 On some machines, the condition code register is given a register number
1730 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1731 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1732 condition code.  Other machines store condition codes in general
1733 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1735 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
1736 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1737 condition code.  This is best handled by normally generating the
1738 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1739 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1740 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1741 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1743 @findex pc
1744 @item (pc)
1745 @cindex program counter
1746 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1747 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1748 certain specific contexts in jump instructions.
1750 @findex pc_rtx
1751 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1752 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1753 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1755 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1756 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1758 @findex mem
1759 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1760 This RTX represents a reference to main memory at an address
1761 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1762 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1763 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1764 reference the same memory address.
1766 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
1767 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
1768 stack deallocation patterns.
1770 @findex addressof
1771 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1772 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1773 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1774 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1775 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1776 expression for the address of its stack slot.
1778 @findex concat
1779 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
1780 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
1781 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
1782 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
1783 ordinary insn chain.
1785 @findex concatn
1786 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} ...])
1787 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
1788 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
1789 declarations, and not in the insn chain.
1790 @end table
1792 @node Arithmetic
1793 @section RTL Expressions for Arithmetic
1794 @cindex arithmetic, in RTL
1795 @cindex math, in RTL
1796 @cindex RTL expressions for arithmetic
1798 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1799 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1800 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1801 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1803 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1804 second operand.
1806 @table @code
1807 @findex plus
1808 @findex ss_plus
1809 @findex us_plus
1810 @cindex RTL sum
1811 @cindex RTL addition
1812 @cindex RTL addition with signed saturation
1813 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1814 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1815 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1816 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1818 These three expressions all represent the sum of the values
1819 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
1820 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
1821 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
1822 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
1823 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
1825 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
1827 @findex lo_sum
1828 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1830 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
1831 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
1832 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
1833 to reference a global memory location.
1835 The number of low order bits is machine-dependent but is
1836 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
1837 bits set by @code{high}.
1839 @var{m} should be @code{Pmode}.
1841 @findex minus
1842 @findex ss_minus
1843 @findex us_minus
1844 @cindex RTL difference
1845 @cindex RTL subtraction
1846 @cindex RTL subtraction with signed saturation
1847 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
1848 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1849 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1850 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1852 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
1853 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
1854 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
1856 @findex compare
1857 @cindex RTL comparison
1858 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1859 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1860 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1861 infinite precision.
1863 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1864 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1865 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1866 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1867 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1868 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1870 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1871 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1872 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1873 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1874 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1875 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1876 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1877 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1878 this information.
1880 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1881 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1882 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1883 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1884 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1885 be @code{VOIDmode}.
1887 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1888 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1890 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1891 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1892 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1893 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1894 still known.
1896 @findex neg
1897 @findex ss_neg
1898 @cindex negation
1899 @cindex negation with signed saturation
1900 @item (neg:@var{m} @var{x})
1901 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
1902 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
1903 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
1904 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
1905 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
1906 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
1907 ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum or minimum
1908 representable value.
1910 @findex mult
1911 @cindex multiplication
1912 @cindex product
1913 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1914 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1915 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1917 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1918 than the operands.  Write the pattern for this as
1920 @smallexample
1921 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1922 @end smallexample
1924 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1925 not be the same.
1927 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1928 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1930 @findex div
1931 @cindex division
1932 @cindex signed division
1933 @cindex quotient
1934 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1935 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1936 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1937 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1938 quotient.
1940 Some machines have division instructions in which the operands and
1941 quotient widths are not all the same; you should represent
1942 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1944 @smallexample
1945 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1946 @end smallexample
1948 @findex udiv
1949 @cindex unsigned division
1950 @cindex division
1951 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1952 Like @code{div} but represents unsigned division.
1954 @findex mod
1955 @findex umod
1956 @cindex remainder
1957 @cindex division
1958 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1959 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1960 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1961 the quotient.
1963 @findex smin
1964 @findex smax
1965 @cindex signed minimum
1966 @cindex signed maximum
1967 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1968 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1969 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1970 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
1971 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
1972 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
1973 is returned as the result.
1975 @findex umin
1976 @findex umax
1977 @cindex unsigned minimum and maximum
1978 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1979 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1980 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1981 integers.
1983 @findex not
1984 @cindex complement, bitwise
1985 @cindex bitwise complement
1986 @item (not:@var{m} @var{x})
1987 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1988 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1990 @findex and
1991 @cindex logical-and, bitwise
1992 @cindex bitwise logical-and
1993 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1994 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1995 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1996 a fixed-point machine mode.
1998 @findex ior
1999 @cindex inclusive-or, bitwise
2000 @cindex bitwise inclusive-or
2001 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2002 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2003 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2004 fixed-point mode.
2006 @findex xor
2007 @cindex exclusive-or, bitwise
2008 @cindex bitwise exclusive-or
2009 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2010 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2011 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2012 fixed-point mode.
2014 @findex ashift
2015 @findex ss_ashift
2016 @cindex left shift
2017 @cindex shift
2018 @cindex arithmetic shift
2019 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2020 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2021 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2022 These two expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2023 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2024 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2025 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} saturates to the minimum
2026 or maximum representable value if any of the bits shifted out differs from the
2027 final sign bit.
2029 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2030 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2031 mode is determined by the mode called for in the machine description
2032 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2033 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2035 @findex lshiftrt
2036 @cindex right shift
2037 @findex ashiftrt
2038 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2039 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2040 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2041 these two operations are distinct.
2043 @findex rotate
2044 @cindex rotate
2045 @cindex left rotate
2046 @findex rotatert
2047 @cindex right rotate
2048 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2049 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2050 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2051 use @code{rotate}.
2053 @findex abs
2054 @cindex absolute value
2055 @item (abs:@var{m} @var{x})
2056 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2058 @findex sqrt
2059 @cindex square root
2060 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2061 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2062 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2064 @findex ffs
2065 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2066 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2067 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2068 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
2069 depending on the target machine, various mode combinations may be
2070 valid.
2072 @findex clz
2073 @item (clz:@var{m} @var{x})
2074 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2075 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2076 If @var{x} is zero, the value is determined by
2077 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Note that this is one of
2078 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2079 @var{x} will usually be an integer mode.
2081 @findex ctz
2082 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2083 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2084 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2085 If @var{x} is zero, the value is determined by
2086 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Except for this case,
2087 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2088 @var{x} will usually be an integer mode.
2090 @findex popcount
2091 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2092 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2093 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2095 @findex parity
2096 @item (parity:@var{m} @var{x})
2097 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2098 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2099 mode.
2101 @findex bswap
2102 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2103 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2104 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2105 @end table
2107 @node Comparisons
2108 @section Comparison Operations
2109 @cindex RTL comparison operations
2111 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2112 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2113 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2114 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2115 whose results have a `MODE_INT' mode,
2116 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2117 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2118 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2119 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2120 that return vector results.
2121 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2122 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2123 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2124 @code{VOIDmode}.
2126 @cindex condition codes
2127 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2128 comparison operators may be used to compare the condition codes
2129 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2130 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2131 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2132 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2133 code; only @code{note} insns may separate them.
2135 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2136 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2137 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2138 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2139 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2140 constant folding.
2142 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2143 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2144 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2145 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2146 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2147 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2149 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2150 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2151 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2152 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2153 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2154 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2156 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2157 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2159 @table @code
2160 @findex eq
2161 @cindex equal
2162 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2163 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2164 are equal, otherwise 0.
2166 @findex ne
2167 @cindex not equal
2168 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2169 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2170 are not equal, otherwise 0.
2172 @findex gt
2173 @cindex greater than
2174 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2175 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2176 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2178 @findex gtu
2179 @cindex greater than
2180 @cindex unsigned greater than
2181 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2182 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2184 @findex lt
2185 @cindex less than
2186 @findex ltu
2187 @cindex unsigned less than
2188 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2189 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2190 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2192 @findex ge
2193 @cindex greater than
2194 @findex geu
2195 @cindex unsigned greater than
2196 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2197 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2198 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2200 @findex le
2201 @cindex less than or equal
2202 @findex leu
2203 @cindex unsigned less than
2204 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2205 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2206 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2208 @findex if_then_else
2209 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2210 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2211 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2212 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2213 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2214 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2216 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2217 to express conditional jumps.
2219 @findex cond
2220 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2221 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2222 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2223 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2224 none of the tests are nonzero expressions.
2226 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2227 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2228 @end table
2230 @node Bit-Fields
2231 @section Bit-Fields
2232 @cindex bit-fields
2234 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2236 @table @code
2237 @findex sign_extract
2238 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2239 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2240 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2241 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2242 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2243 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2244 @var{pos} counts from.
2246 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2247 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2248 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2249 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2250 which is the default if none is specified.
2252 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2253 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2255 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2256 @var{loc} if it were a register.
2258 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2259 in RTL.
2261 @findex zero_extract
2262 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2263 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2264 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2265 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2267 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2268 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2269 insertion of a value into the specified bit-field.
2270 @end table
2272 @node Vector Operations
2273 @section Vector Operations
2274 @cindex vector operations
2276 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2277 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2278 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2279 operations.
2281 @table @code
2282 @findex vec_merge
2283 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2284 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2285 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2286 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2287 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2288 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2289 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2291 @findex vec_select
2292 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2293 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2294 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2295 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2296 number of the source subpart that should be stored into it.
2298 @findex vec_concat
2299 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2300 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2301 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2302 the two inputs.
2304 @findex vec_duplicate
2305 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2306 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2307 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2308 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2309 of the number of input parts.
2311 @end table
2313 @node Conversions
2314 @section Conversions
2315 @cindex conversions
2316 @cindex machine mode conversions
2318 All conversions between machine modes must be represented by
2319 explicit conversion operations.  For example, an expression
2320 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2321 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2322 operation requires two operands of the same machine mode.
2323 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2324 operation, as in
2326 @smallexample
2327 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2328 @end smallexample
2330 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2331 may be more than one way of converting from a given starting mode
2332 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2333 to do it.
2335 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2336 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2337 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2338 must be placed into a register.
2340 @table @code
2341 @findex sign_extend
2342 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2343 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2344 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2345 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2347 @findex zero_extend
2348 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2349 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2350 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2351 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2353 @findex float_extend
2354 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2355 Represents the result of extending the value @var{x}
2356 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2357 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2359 @findex truncate
2360 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2361 Represents the result of truncating the value @var{x}
2362 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2363 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2365 @findex ss_truncate
2366 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2367 Represents the result of truncating the value @var{x}
2368 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2369 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2370 modes.
2372 @findex us_truncate
2373 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2374 Represents the result of truncating the value @var{x}
2375 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2376 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2377 modes.
2379 @findex float_truncate
2380 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2381 Represents the result of truncating the value @var{x}
2382 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2383 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2385 @findex float
2386 @item (float:@var{m} @var{x})
2387 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2388 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2390 @findex unsigned_float
2391 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2392 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2393 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2395 @findex fix
2396 @item (fix:@var{m} @var{x})
2397 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2398 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2399 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2400 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2402 @findex unsigned_fix
2403 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2404 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2405 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2406 is not specified.
2408 @findex fix
2409 @item (fix:@var{m} @var{x})
2410 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2411 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2412 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2413 towards zero.
2414 @end table
2416 @node RTL Declarations
2417 @section Declarations
2418 @cindex RTL declarations
2419 @cindex declarations, RTL
2421 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2422 but rather state assertions about their operands.
2424 @table @code
2425 @findex strict_low_part
2426 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2427 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2428 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2429 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2430 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2432 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2433 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2434 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2435 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2436 register when @var{m} is less than a word.
2437 @end table
2439 @node Side Effects
2440 @section Side Effect Expressions
2441 @cindex RTL side effect expressions
2443 The expression codes described so far represent values, not actions.
2444 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2445 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2446 expression codes are used to represent side effects.
2448 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2449 the codes described above, which represent values, appear only as
2450 the operands of these.
2452 @table @code
2453 @findex set
2454 @item (set @var{lval} @var{x})
2455 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2456 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2457 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2458 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2459 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2461 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2462 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2464 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2465 width of the register, then it means that the part of the register
2466 specified by the machine mode is given the specified value and the
2467 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2468 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2469 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2470 an undefined way.
2472 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2473 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2474 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2476 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2477 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2478 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2479 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2480 appear in @var{lval}.
2482 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2483 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2484 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2485 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2486 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2487 Use the former expression to save space during the compilation.
2489 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2490 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2491 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2492 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2493 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2494 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2495 is also passed partly in memory.
2497 @cindex jump instructions and @code{set}
2498 @cindex @code{if_then_else} usage
2499 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2500 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2501 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2502 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2503 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2504 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2505 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2506 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2507 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2508 branch tables.
2510 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2511 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2512 valid for the mode of @var{lval}.
2514 @findex SET_DEST
2515 @findex SET_SRC
2516 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2517 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2519 @findex return
2520 @item (return)
2521 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2522 current function, on machines where this can be done with one
2523 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2524 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2525 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2526 the @code{return} expression code is never used.
2528 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2529 placed in @code{pc} to return to the caller.
2531 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2532 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2534 @findex call
2535 @item (call @var{function} @var{nargs})
2536 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2537 whose address is the address of the function to be called.
2538 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2539 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2540 others, it represents the number of argument registers.
2542 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2543 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2544 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2545 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2546 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2547 addressed.
2549 @findex clobber
2550 @item (clobber @var{x})
2551 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2552 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2553 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2555 One place this is used is in string instructions that store standard
2556 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2557 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2558 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2559 attempt to keep data in them across the string instruction.
2561 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2562 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2563 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2564 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2566 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2567 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2568 default to clobber these registers, so there is no need to use
2569 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2570 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2571 unless the function is declared @code{const}.
2573 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2574 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2575 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2576 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2577 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2579 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2580 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2581 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2582 a combined instruction might require a temporary register while the
2583 constituent instructions might not.
2585 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2586 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2587 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2588 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2589 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2590 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2591 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2592 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2593 there for use as a temporary.
2595 For instructions that require a temporary register, you should use
2596 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2597 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2598 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2599 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2600 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2602 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2603 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2604 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2605 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2607 @findex use
2608 @item (use @var{x})
2609 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2610 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2611 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2612 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2613 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2615 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2616 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2617 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2618 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2619 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2620 of a special control register:
2622 @smallexample
2623 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2624                                        (reg:SI 4)] 0))
2625            (use (reg:SI 1))])
2626 @end smallexample
2628 @noindent
2630 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2631 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2632 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2633 if register 1 changes in between.
2635 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2636 that the register is live.  You should think twice before adding
2637 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2638 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2639 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2640 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2641 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
2642 @samp{call} patterns.
2644 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2645 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2646 before the reload phase exits.
2648 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2649 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2650 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2651 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2652 phase exits.
2654 @findex parallel
2655 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2656 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2657 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2658 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2659 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2660 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2662 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2663 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2664 performed.  For example,
2666 @smallexample
2667 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2668            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2669 @end smallexample
2671 @noindent
2672 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2673 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2674 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2675 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2677 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2678 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2679 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2680 instruction this way:
2682 @smallexample
2683 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2684            (set (pc) (if_then_else
2685                         (eq (cc0) (const_int 0))
2686                         (label_ref @dots{})
2687                         (pc)))])
2688 @end smallexample
2690 @noindent
2691 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2692 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2693 new value that is set by this instruction.
2695 @cindex peephole optimization, RTL representation
2696 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2697 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2698 whose elements are the operands needed to output the resulting
2699 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2700 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2701 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2702 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2703 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2705 @findex cond_exec
2706 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2707 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2708 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2709 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2710 side-effects.
2712 @findex sequence
2713 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2714 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2715 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2716 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2717 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2719 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2720 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2721 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2722 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2723 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2724 @code{sequence} is forgotten.
2726 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2727 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2728 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2729 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2731 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2732 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2733 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2734 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2735 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2736 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2737 @xref{Delay Slots}.
2738 @end table
2740 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2741 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2742 effects as such:
2744 @table @code
2745 @findex asm_input
2746 @item (asm_input @var{s})
2747 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2749 @findex unspec
2750 @findex unspec_volatile
2751 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2752 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2753 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2754 selects between multiple machine-specific operations.
2755 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2756 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2758 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2759 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2761 @findex addr_vec
2762 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2763 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2764 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2765 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2766 @code{Pmode}.
2768 @findex addr_diff_vec
2769 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2770 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2771 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2772 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2773 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2774 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2775 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2776 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2777 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2779 @findex prefetch
2780 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2781 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2782 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2783 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2784 prefetch.
2785 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2786 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2787 targets that do not support locality hints should ignore this.
2789 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2790 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2791 instructions.
2792 @end table
2794 @node Incdec
2795 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2796 @cindex RTL preincrement
2797 @cindex RTL postincrement
2798 @cindex RTL predecrement
2799 @cindex RTL postdecrement
2801 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2803 @table @code
2804 @findex pre_dec
2805 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2806 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2807 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2808 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2809 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2810 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2811 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2812 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2813 example of its use:
2815 @smallexample
2816 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2817 @end smallexample
2819 @noindent
2820 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2821 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2823 @findex pre_inc
2824 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2825 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2827 @findex post_dec
2828 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2829 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2830 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2831 being decremented.
2833 @findex post_inc
2834 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2835 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2837 @findex post_modify
2838 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2840 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2841 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2842 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2843 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2845 The expression @var{y} must be one of three forms:
2846 @table @code
2847 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2848 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2849 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2850 @end table
2851 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2853 Here is an example of its use:
2855 @smallexample
2856 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2857                                           (reg:SI 48))))
2858 @end smallexample
2860 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2861 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2863 @findex pre_modify
2864 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2865 Similar except side effects happen before the use.
2866 @end table
2868 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2869 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2870 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2871 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2872 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2873 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2875 If a register used as the operand of these expressions is used in
2876 another address in an insn, the original value of the register is used.
2877 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2878 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2879 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2880 as ambiguous and disallowed.
2882 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2883 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2884 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2885 done because machines that allow these operations at all typically
2886 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2887 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2888 in the machine description.
2890 @node Assembler
2891 @section Assembler Instructions as Expressions
2892 @cindex assembler instructions in RTL
2894 @cindex @code{asm_operands}, usage
2895 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2896 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2897 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2898 a single output operand, like this:
2900 @smallexample
2901 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2902 @end smallexample
2904 @noindent
2905 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2906 the value that is stored in @code{outputvar}:
2908 @smallexample
2909 (set @var{rtx-for-outputvar}
2910      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2911                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2912                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2913                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2914 @end smallexample
2916 @noindent
2917 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2918 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2919 output operand among the output operands specified, a vector of input
2920 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2921 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2922 @code{*z}.
2924 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2925 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2926 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2927 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2928 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2929 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2931 @node Insns
2932 @section Insns
2933 @cindex insns
2935 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2936 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2937 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2938 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2939 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2940 declarative information.
2942 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2943 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2944 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2945 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2946 these copies will always be identical and will only appear inside a
2947 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2948 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2949 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2950 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2951 always used:
2953 @table @code
2954 @findex INSN_UID
2955 @item INSN_UID (@var{i})
2956 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2958 @findex PREV_INSN
2959 @item PREV_INSN (@var{i})
2960 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2961 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2963 @findex NEXT_INSN
2964 @item NEXT_INSN (@var{i})
2965 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2966 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2967 @end table
2969 @findex get_insns
2970 @findex get_last_insn
2971 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2972 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2973 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2974 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2975 the first insn,
2977 @smallexample
2978 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2979 @end smallexample
2981 @noindent
2982 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2984 @smallexample
2985 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2986 @end smallexample
2988 @noindent
2989 is always true.
2991 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2992 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2993 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2994 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2995 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2996 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2998 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2999 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3000 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3001 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3002 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3003 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3004 to find the containing @code{sequence} expression.
3006 Every insn has one of the following six expression codes:
3008 @table @code
3009 @findex insn
3010 @item insn
3011 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3012 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3013 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3014 should jump or do function calls.
3016 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3017 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3019 @findex jump_insn
3020 @item jump_insn
3021 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3022 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
3023 there is an instruction to return from the current function, it is
3024 recorded as a @code{jump_insn}.
3026 @findex JUMP_LABEL
3027 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3028 accessed in the same way and in addition contain a field
3029 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3031 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3032 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3033 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3034 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
3035 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
3036 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3038 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3039 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3041 @findex call_insn
3042 @item call_insn
3043 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3044 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3045 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3046 unpredictably.
3048 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3049 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3050 accessed in the same way and in addition contain a field
3051 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3052 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3053 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3054 clobbered by the called function.
3056 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3057 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3058 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3059 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3060 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3061 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3062 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3064 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3065 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3067 @findex code_label
3068 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3069 @item code_label
3070 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3071 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3072 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3073 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3074 labels in the compilation (not just in the current function).
3075 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3076 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3077 the label number.
3079 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3080 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3081 the label, as a number.
3083 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3084 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3086 @findex LABEL_NUSES
3087 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3088 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3089 referenced in the current function.
3091 @findex LABEL_KIND
3092 @findex SET_LABEL_KIND
3093 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3094 @cindex alternate entry points
3095 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3096 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3097 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3098 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3099 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3100 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3101 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3102 same name).
3104 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3105 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3106 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3107 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3108 The only place that cares about the distinction between static, global,
3109 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3110 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3111 @file{final.c}.
3113 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3115 @findex barrier
3116 @item barrier
3117 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3118 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3119 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3120 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3121 They contain no information beyond the three standard fields.
3123 @findex note
3124 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3125 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3126 @item note
3127 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3128 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3129 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3130 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3132 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3133 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3134 that the line came from.  These notes control generation of line
3135 number data in the assembler output.
3137 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3138 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3139 must contain a null pointer):
3141 @table @code
3142 @findex NOTE_INSN_DELETED
3143 @item NOTE_INSN_DELETED
3144 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3145 delete insns by altering them into notes of this kind.
3147 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3148 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3149 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3150 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3151 code jumps to it.
3153 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3154 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3155 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3156 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3157 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3158 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3159 of debugging information.
3161 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3162 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3163 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3164 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3165 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3166 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3167 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3168 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3170 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3171 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3172 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3173 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3174 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3175 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3176 to find loops quickly.
3178 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3179 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3180 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3182 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3183 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3184 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3185 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3186 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3187 invariants.
3189 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3190 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3191 Appears at the start of the function body, after the function
3192 prologue.
3194 @end table
3196 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3197 @end table
3199 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3200 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3201 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3202 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3203 phases use the mode for various purposes.
3205 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3206 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3207 been processed.
3209 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3210 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3211 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3212 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3213 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3215 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3216 and @code{call_insn} insns:
3218 @table @code
3219 @findex PATTERN
3220 @item PATTERN (@var{i})
3221 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3222 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3223 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3224 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3225 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3226 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3227 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3228 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3230 @findex INSN_CODE
3231 @item INSN_CODE (@var{i})
3232 An integer that says which pattern in the machine description matches
3233 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3235 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3236 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3237 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3239 @findex asm_noperands
3240 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3241 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3242 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3243 such insns.
3245 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3246 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3247 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3249 @findex LOG_LINKS
3250 @item LOG_LINKS (@var{i})
3251 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3252 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3253 nor a label may come between the related insns.
3255 @findex REG_NOTES
3256 @item REG_NOTES (@var{i})
3257 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3258 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3259 information pertaining to the registers used in this insn.
3260 @end table
3262 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3263 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3264 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3265 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3266 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3267 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3268 expressions).  Their order is not significant.
3270 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3271 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3272 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3273 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3274 that are used for the first time in this insn.  The instruction
3275 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
3276 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
3277 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
3278 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
3279 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
3280 mode @code{VOIDmode}.
3282 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3283 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3284 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3285 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3286 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3287 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3288 the kind of note.
3290 @findex REG_NOTE_KIND
3291 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3292 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3293 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3294 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3295 @var{newkind}.
3297 Register notes are of three classes: They may say something about an
3298 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3299 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3300 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3302 These register notes annotate inputs to an insn:
3304 @table @code
3305 @findex REG_DEAD
3306 @item REG_DEAD
3307 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3308 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3309 of the program.
3311 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3312 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3313 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3315 @findex REG_UNUSED
3316 @item REG_UNUSED
3317 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3318 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3319 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3320 These two notes are independent; both may be present for the same
3321 register.
3323 @findex REG_INC
3324 @item REG_INC
3325 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3326 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3327 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3328 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3330 @findex REG_NONNEG
3331 @item REG_NONNEG
3332 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3333 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3334 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3336 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3337 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3339 @findex REG_NO_CONFLICT
3340 @item REG_NO_CONFLICT
3341 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
3342 being set by this insn even though it might appear that it does.
3343 In other words, if the destination register and @var{op} could
3344 otherwise be assigned the same register, this insn does not
3345 prevent that assignment.
3347 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
3348 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
3349 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
3350 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
3351 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
3352 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
3353 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
3354 last insns, respectively.
3356 @findex REG_LABEL
3357 @item REG_LABEL
3358 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3359 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
3360 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
3361 be held in a register.  The presence of this note allows jump
3362 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
3363 optimization to build an accurate flow graph.
3365 @findex REG_CROSSING_JUMP
3366 @item REG_CROSSING_JUMP
3367 This insn is an branching instruction (either an unconditional jump or
3368 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3369 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3370 of this note indicates to other optimizations that this this branching
3371 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3372 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3373 into hot and cold sections is turned on.
3375 @findex REG_SETJMP
3376 @item REG_SETJMP 
3377 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3378 related function.
3379 @end table
3381 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3383 @table @code
3384 @findex REG_EQUIV
3385 @findex REG_EQUAL
3386 @item REG_EQUIV
3387 @itemx REG_EQUAL
3388 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3389 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3390 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3391 value which the insn explicitly copies into the register may look
3392 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3393 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3394 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3395 of the @code{subreg} expression.
3397 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3398 the entire function, and could validly be replaced in all its
3399 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3400 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3401 example, when a constant is loaded into a register that is never
3402 assigned any other value, this kind of note is used.
3404 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3405 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3406 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3407 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3408 by the stack slot throughout the function.
3410 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3411 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3412 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3413 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3414 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3415 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3416 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3417 well.  This is used on machines for which the calling convention
3418 allocates stack space for register parameters.  See
3419 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3421 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3422 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3423 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3424 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3425 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3426 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3427 final value.
3429 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3430 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3431 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3432 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3433 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3434 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3435 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3436 insufficient registers are available.
3438 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3439 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3440 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3441 throughout their entire life, which is not detected until later in
3442 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3443 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3444 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3445 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3446 destination register.
3448 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3449 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3450 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3451 @end table
3453 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3454 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3455 the inverse note pointing back to the first insn.
3457 @table @code
3458 @findex REG_RETVAL
3459 @item REG_RETVAL
3460 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3461 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3462 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3463 for the library call).
3465 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3466 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3467 delete such sequences whose results are dead.
3469 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3470 provide the expression being computed by the sequence.
3472 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3473 accurate or useful.
3475 @findex REG_LIBCALL
3476 @item REG_LIBCALL
3477 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3478 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3480 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3481 accurate.
3483 @findex REG_CC_SETTER
3484 @findex REG_CC_USER
3485 @item REG_CC_SETTER
3486 @itemx REG_CC_USER
3487 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3488 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3489 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3490 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3491 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3492 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3493 @code{cc0}.
3494 @end table
3496 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3497 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3498 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3499 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3500 descriptive text.
3502 @table @code
3503 @findex REG_DEP_ANTI
3504 @item REG_DEP_ANTI
3505 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3507 @findex REG_DEP_OUTPUT
3508 @item REG_DEP_OUTPUT
3509 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3510 @end table
3512 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3513 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3514 @code{expr_list}.
3516 @table @code
3517 @findex REG_BR_PROB
3518 @item REG_BR_PROB
3519 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3520 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3521 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3522 probability that the branch will be taken.
3524 @findex REG_BR_PRED
3525 @item REG_BR_PRED
3526 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3527 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3528 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3530 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3531 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3532 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3533 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3534 the pattern is either complex or misleading.
3535 @end table
3537 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3538 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3540 @findex insn_list
3541 @findex expr_list
3542 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3543 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3544 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3545 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3546 ordinary way as an expression.
3548 @node Calls
3549 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3550 @cindex calling functions in RTL
3551 @cindex RTL function-call insns
3552 @cindex function-call insns
3554 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3555 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3556 RTL expression code, @code{call}.
3558 @cindex @code{call} usage
3559 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3561 @smallexample
3562 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3563 @end smallexample
3565 @noindent
3566 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3567 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3568 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3569 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3570 subroutine.
3572 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3573 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3574 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3576 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3577 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3578 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3579 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3581 @smallexample
3582 (set (reg:@var{m} @var{r})
3583      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3584 @end smallexample
3586 @noindent
3587 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3588 appropriate register receives a useful value in this insn.
3590 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3591 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3592 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3593 same RTL form as a call that returns nothing.
3595 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3596 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3597 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3598 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3599 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3600 if the call instruction requires some register other than the stack
3601 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
3602 subexpression should mention that register.
3604 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3605 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3606 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3607 calls, to modify all of memory.
3609 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3610 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3611 function.  Similarly, if registers other than those in
3612 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3613 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3614 indicate which registers.
3616 @node Sharing
3617 @section Structure Sharing Assumptions
3618 @cindex sharing of RTL components
3619 @cindex RTL structure sharing assumptions
3621 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3622 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3623 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3624 object of a certain kind appears in more than one place in the
3625 containing structure.
3627 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3628 objects that describe global variables and external functions,
3629 and a few standard objects such as small integer constants,
3630 no RTL objects are common to two functions.
3632 @itemize @bullet
3633 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3634 @item
3635 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3636 and therefore only a single machine mode.
3638 @cindex symbolic label
3639 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3640 @item
3641 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3642 referring to it.
3644 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3645 @item
3646 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3648 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3649 @item
3650 There is only one @code{pc} expression.
3652 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3653 @item
3654 There is only one @code{cc0} expression.
3656 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3657 @item
3658 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3659 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3661 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3662 @item
3663 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3664 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3666 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3667 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3668 @item
3669 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3670 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3671 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3672 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3674 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3675 @item
3676 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3677 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3678 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3679 variables are occasionally made.
3681 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3682 @item
3683 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3684 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3685 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3686 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3687 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3688 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3689 vector at all.
3691 @item
3692 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3693 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3694 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3695 side-effects on other insns.
3697 @findex unshare_all_rtl
3698 @item
3699 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3700 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3701 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3702 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3704 @findex copy_rtx_if_shared
3705 @item
3706 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3707 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3708 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3709 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3710 @code{unshare_all_rtl}.
3711 @end itemize
3713 @node Reading RTL
3714 @section Reading RTL
3716 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3717 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3718 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3719 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3720 from the machine description.
3722 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3723 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3724 idea is not feasible.
3726 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3727 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3728 does not contain all the information about the program.
3730 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3731 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3732 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3733 is incomplete.