2013-12-29 Janus Weil <janus@gcc.gnu.org>
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob15290f23fba4367b45eabb5b6160920b9f408daf
1 @c Copyright (C) 1988-2013 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @node RTL
6 @chapter RTL Representation
7 @cindex RTL representation
8 @cindex representation of RTL
9 @cindex Register Transfer Language (RTL)
11 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
12 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
13 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
14 algebraic form that describes what the instruction does.
16 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
17 structures that point at other structures, and a textual form that is used
18 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
19 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
21 @menu
22 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
23 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
24 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
25 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
26 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
27 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
28 * Constants::         Expressions with constant values.
29 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
30 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
31 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
32 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
33 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
34 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
35 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
36 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
37 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
38 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
39 * Debug Information:: Expressions representing debugging information.
40 * Insns::             Expression types for entire insns.
41 * Calls::             RTL representation of function call insns.
42 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
43 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
44 @end menu
46 @node RTL Objects
47 @section RTL Object Types
48 @cindex RTL object types
50 @cindex RTL integers
51 @cindex RTL strings
52 @cindex RTL vectors
53 @cindex RTL expression
54 @cindex RTX (See RTL)
55 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
56 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
57 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
58 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
59 @code{rtx}.
61 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
62 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
63 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
66 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
67 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
68 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
69 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
70 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
71 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
72 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74 In a machine description, strings are normally written with double
75 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
76 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
77 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
78 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
79 makes the machine description easier to read.
81 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
82 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
83 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
84 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
85 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
86 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
87 need not escape each quote character with a backslash.
89 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
90 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
91 The written form of a vector consists of square brackets
92 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
93 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
94 null pointers are used instead.
96 @cindex expression codes
97 @cindex codes, RTL expression
98 @findex GET_CODE
99 @findex PUT_CODE
100 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
101 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
102 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
103 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
104 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
105 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107 The expression code determines how many operands the expression contains,
108 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
109 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
110 from its context---from the expression code of the containing expression.
111 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
112 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
113 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
114 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
115 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117 Expressions are written as parentheses containing the name of the
118 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
119 of the expression (separated by spaces).
121 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
122 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
123 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125 @cindex (nil)
126 @cindex nil
127 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
128 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130 @node RTL Classes
131 @section RTL Classes and Formats
132 @cindex RTL classes
133 @cindex classes of RTX codes
134 @cindex RTX codes, classes of
135 @findex GET_RTX_CLASS
137 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
138 which are represented by single characters.  You can determine the class
139 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
140 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
142 @table @code
143 @item RTX_OBJ
144 An RTX code that represents an actual object, such as a register
145 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
146 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
147 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149 @item RTX_CONST_OBJ
150 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
151 included in this class.
153 @item RTX_COMPARE
154 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
155 @code{LT}.
157 @item RTX_COMM_COMPARE
158 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
159 or @code{ORDERED}.
161 @item RTX_UNARY
162 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
163 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
164 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166 @item RTX_COMM_ARITH
167 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
168 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
169 @code{<}.
171 @item RTX_BIN_ARITH
172 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
173 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175 @item RTX_BITFIELD_OPS
176 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
177 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
178 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
179 @xref{Bit-Fields}.
181 @item RTX_TERNARY
182 An RTX code for other three input operations.  Currently only
183 @code{IF_THEN_ELSE},  @code{VEC_MERGE}, @code{SIGN_EXTRACT},
184 @code{ZERO_EXTRACT}, and @code{FMA}.
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.
198 @item RTX_EXTRA
199 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
200 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
201 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
202 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
203 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
204 @code{SUBREG} is also part of this class.
205 @end table
207 @cindex RTL format
208 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
209 contained objects and their kinds using a sequence of characters
210 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
211 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
213 @cindex RTL format characters
214 These are the most commonly used format characters:
216 @table @code
217 @item e
218 An expression (actually a pointer to an expression).
220 @item i
221 An integer.
223 @item w
224 A wide integer.
226 @item s
227 A string.
229 @item E
230 A vector of expressions.
231 @end table
233 A few other format characters are used occasionally:
235 @table @code
236 @item u
237 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
238 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
240 @item n
241 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
242 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
243 @code{note} insn.
245 @item S
246 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
247 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
248 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
249 An omitted string is taken to be the null string.
251 @item V
252 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
253 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
254 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
255 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
257 @item B
258 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
260 @item 0
261 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
262 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
263 special ways by small parts of the compiler.
264 @end table
266 There are macros to get the number of operands and the format
267 of an expression code:
269 @table @code
270 @findex GET_RTX_LENGTH
271 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
272 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
274 @findex GET_RTX_FORMAT
275 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
276 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
277 @end table
279 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
280 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
282 @table @code
283 @item 1
284 All codes of this class have format @code{e}.
286 @item <
287 @itemx c
288 @itemx 2
289 All codes of these classes have format @code{ee}.
291 @item b
292 @itemx 3
293 All codes of these classes have format @code{eee}.
295 @item i
296 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
297 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
298 are of class @code{i}.
300 @item o
301 @itemx m
302 @itemx x
303 You can make no assumptions about the format of these codes.
304 @end table
306 @node Accessors
307 @section Access to Operands
308 @cindex accessors
309 @cindex access to operands
310 @cindex operand access
312 @findex XEXP
313 @findex XINT
314 @findex XWINT
315 @findex XSTR
316 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
317 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
318 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
319 (counting from zero).  Thus,
321 @smallexample
322 XEXP (@var{x}, 2)
323 @end smallexample
325 @noindent
326 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
328 @smallexample
329 XINT (@var{x}, 2)
330 @end smallexample
332 @noindent
333 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
334 fashion, would access it as a string.
336 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
337 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
338 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
339 the containing expression.  That is also how you would know how many
340 operands there are.
342 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
343 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
344 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
345 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
346 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
347 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
348 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
349 an expression pointer, which would probably result in a crash when
350 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
351 but this will access memory past the end of the expression with
352 unpredictable results.
354 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
355 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
356 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
357 vector.
359 @table @code
360 @findex XVEC
361 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
362 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
364 @findex XVECLEN
365 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
366 Access the length (number of elements) in the vector which is
367 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
369 @findex XVECEXP
370 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
371 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
372 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
374 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
375 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
376 @end table
378 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
379 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
380 to access them.
382 @node Special Accessors
383 @section Access to Special Operands
384 @cindex access to special operands
386 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
388 @table @code
389 @item MEM
390 @table @code
391 @findex MEM_ALIAS_SET
392 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
393 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
394 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
395 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
396 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
397 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
398 and the back-end makes no such assumptions.
399 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
401 @findex MEM_EXPR
402 @item MEM_EXPR (@var{x})
403 If this register is known to hold the value of some user-level
404 declaration, this is that tree node.  It may also be a
405 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
406 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
407 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
408 object associated with the reference.
410 @findex MEM_OFFSET_KNOWN_P
411 @item MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})
412 True if the offset of the memory reference from @code{MEM_EXPR} is known.
413 @samp{MEM_OFFSET (@var{x})} provides the offset if so.
415 @findex MEM_OFFSET
416 @item MEM_OFFSET (@var{x})
417 The offset from the start of @code{MEM_EXPR}.  The value is only valid if
418 @samp{MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})} is true.
420 @findex MEM_SIZE_KNOWN_P
421 @item MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})
422 True if the size of the memory reference is known.
423 @samp{MEM_SIZE (@var{x})} provides its size if so.
425 @findex MEM_SIZE
426 @item MEM_SIZE (@var{x})
427 The size in bytes of the memory reference.
428 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
429 the size is implied by the mode.  The value is only valid if
430 @samp{MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})} is true.
432 @findex MEM_ALIGN
433 @item MEM_ALIGN (@var{x})
434 The known alignment in bits of the memory reference.
436 @findex MEM_ADDR_SPACE
437 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
438 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
439 for the generic address space.
440 @end table
442 @item REG
443 @table @code
444 @findex ORIGINAL_REGNO
445 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
446 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
447 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
448 register number.
450 @findex REG_EXPR
451 @item REG_EXPR (@var{x})
452 If this register is known to hold the value of some user-level
453 declaration, this is that tree node.
455 @findex REG_OFFSET
456 @item REG_OFFSET (@var{x})
457 If this register is known to hold the value of some user-level
458 declaration, this is the offset into that logical storage.
459 @end table
461 @item SYMBOL_REF
462 @table @code
463 @findex SYMBOL_REF_DECL
464 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
465 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
466 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
467 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
468 and there is no associated front end symbol table entry.
470 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
471 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
472 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
473 front end symbol table entry.
475 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
476 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
477 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
478 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
480 @findex SYMBOL_REF_DATA
481 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
482 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
483 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
485 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
486 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
487 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
488 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
489 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
491 @table @code
492 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
493 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
494 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
495 Set if the symbol refers to a function.
497 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
498 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
499 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
500 Set if the symbol is local to this ``module''.
501 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
503 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
504 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
505 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
506 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
507 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
509 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
510 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
511 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
512 Set if the symbol is located in the small data section.
513 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
515 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
516 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
517 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
518 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
519 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
520 non-thread-local symbols.
522 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
523 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
524 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
525 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
526 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
528 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
529 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
530 @cindex @option{-fsection-anchors}
531 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
532 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
533 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
534 and that can be used to access nearby members of that block.
535 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
537 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
538 @end table
540 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
541 the target's use.
542 @end table
544 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
545 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
546 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
547 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
548 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
550 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
551 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
552 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
553 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
554 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
555 been given an offset within that block.
556 @end table
558 @node Flags
559 @section Flags in an RTL Expression
560 @cindex flags in RTL expression
562 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
563 that are used in certain types of expression.  Most often they
564 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
566 @table @code
567 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
568 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
569 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
570 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
571 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
572 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
573 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
574 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
575 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
576 perhaps with the help of base registers.
577 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
579 @findex RTL_CONST_CALL_P
580 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
581 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
582 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
583 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
584 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
585 @samp{/u}.
587 @findex RTL_PURE_CALL_P
588 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
589 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
590 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
591 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
592 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
593 @samp{/i}.
595 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
596 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
597 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
598 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
599 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
601 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
602 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
603 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
604 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
605 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
606 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
607 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
608 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
610 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
611 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
612 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
613 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
614 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
615 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
616 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
617 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
618 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
619 printed as @samp{/u}.
621 @findex INSN_DELETED_P
622 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
623 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
624 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
625 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
626 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/v}
627 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
628 @cindex @code{note} and @samp{/v}
629 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{jump_table_data}, @code{barrier}, and @code{note}
630 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
631 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
632 @code{jump_table_data}, @code{barrier}, or @code{note},
633 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
634 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
636 @findex INSN_FROM_TARGET_P
637 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
638 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
639 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
640 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
641 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
642 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
643 slot of a branch, indicates that the insn
644 is from the target of the branch.  If the branch insn has
645 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
646 the branch is taken.  For annulled branches with
647 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
648 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
649 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
650 field and printed as @samp{/s}.
652 @findex LABEL_PRESERVE_P
653 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
654 @cindex @code{note} and @samp{/i}
655 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
656 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
657 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
658 code or data not visible to the RTL of a given function.
659 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
660 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
662 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
663 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
664 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
665 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
666 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
667 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
668 a reference to a non-local label.
669 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
671 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
672 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
673 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
674 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
675 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
676 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
677 are already in a non-addressable component of an aggregate.
678 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
680 @findex MEM_VOLATILE_P
681 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
682 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
683 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
684 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
685 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
686 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
687 nonzero for volatile memory references.
688 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
690 @findex MEM_NOTRAP_P
691 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
692 @cindex @code{call}, in @code{mem}
693 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
694 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
695 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
697 @findex MEM_POINTER
698 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
699 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
700 @item MEM_POINTER (@var{x})
701 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
702 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
704 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
705 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
706 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
707 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
708 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
709 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
710 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
711 @samp{/i}.
713 @findex REG_POINTER
714 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
715 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
716 @item REG_POINTER (@var{x})
717 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
718 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
720 @findex REG_USERVAR_P
721 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
722 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
723 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
724 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
725 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
726 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
727 @samp{/v}.
729 The same hard register may be used also for collecting the values of
730 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
731 in this kind of use.
733 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
734 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
735 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
736 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
737 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
738 @cindex @code{set} and @samp{/f}
739 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
740 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
741 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
742 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
743 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
744 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
745 register to use in place of the frame pointer.
746 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
748 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
749 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
750 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
751 register is used that is near enough to the register save area, and the
752 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
753 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
754 instruction that sets this temporary register must be marked as
755 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
757 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
758 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
759 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
760 instruction.  This note should contain a simple expression of the
761 computation performed by this instruction, i.e., one that
762 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
764 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
765 prologues.
767 @findex MEM_READONLY_P
768 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
769 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
770 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
771 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
773 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
774 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
775 example of the later is a shared library's global offset table.  This
776 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
777 writable, but after control is transferred from the runtime loader to the
778 application, this memory will never be subsequently modified.
780 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
782 @findex SCHED_GROUP_P
783 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
784 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
785 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
786 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/s}
787 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn} and @code{jump_table_data}
788 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
789 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn},
790 @code{jump_insn} or @code{jump_table_data}, indicates that the
791 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
792 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
793 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
794 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
795 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
797 @findex SET_IS_RETURN_P
798 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
799 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
800 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
801 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
802 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
804 @findex SIBLING_CALL_P
805 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
806 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
807 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
808 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
809 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
811 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
812 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
813 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
814 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
815 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
816 string constant pool.
817 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
819 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
820 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
821 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
822 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
823 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
824 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
825 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
826 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
827 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
828 Stored in the @code{unchanging}
829 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
830 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
831 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
833 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
834 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
835 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
836 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
837 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
838 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
839 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
840 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
841 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
842 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
844 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
845 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
846 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
847 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
848 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
849 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
850 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
851 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
852 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
853 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
854 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
855 printed as @samp{/s}.
857 @findex SYMBOL_REF_USED
858 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
859 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
860 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
861 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
862 once.  Stored in the @code{used} field.
864 @findex SYMBOL_REF_WEAK
865 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
866 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
867 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
868 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
869 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
871 @findex SYMBOL_REF_FLAG
872 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
873 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
874 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
875 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
876 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
878 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
879 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
880 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
882 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
883 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
884 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
885 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
886 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
887 No other INSNs will be moved over it.
888 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
889 @end table
891 These are the fields to which the above macros refer:
893 @table @code
894 @findex call
895 @cindex @samp{/c} in RTL dump
896 @item call
897 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
899 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
900 infinite loop.
902 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
904 @findex frame_related
905 @cindex @samp{/f} in RTL dump
906 @item frame_related
907 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
908 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
909 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
910 frame pointer.
912 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
914 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
916 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
917 this function's string constant pool.
919 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
921 @findex in_struct
922 @cindex @samp{/s} in RTL dump
923 @item in_struct
924 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
925 contained within the test expression of some loop.
927 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
928 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
930 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
931 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
932 was found.
934 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
935 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
936 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
937 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
939 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
940 dead code.
942 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
943 delay slot of a branch,
944 1 means that this insn is from the target of the branch.
946 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
947 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
949 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
951 @findex return_val
952 @cindex @samp{/i} in RTL dump
953 @item return_val
954 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
955 the value to be returned by the current function.  On
956 machines that pass parameters in registers, the same register number
957 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
958 uses.
960 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
962 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
964 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
966 @findex jump
967 @cindex @samp{/j} in RTL dump
968 @item jump
969 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
970 mem unchanged when we access a component.
972 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
974 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
976 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
978 @findex unchanging
979 @cindex @samp{/u} in RTL dump
980 @item unchanging
981 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
982 that the value of the expression never changes.
984 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
985 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
987 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
988 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
990 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
991 something in the per-function constant pool.
993 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
994 function.
996 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
998 @findex used
999 @item used
1000 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1001 generation for a function, to count the number of times an expression
1002 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1003 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1005 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1006 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1007 renumbered once.
1009 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1010 the symbol has already been written.
1012 @findex volatil
1013 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1014 @item volatil
1015 @cindex volatile memory references
1016 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1017 expression, it is 1 if the memory
1018 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1019 reordered or combined.
1021 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1022 purposes.
1024 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1025 0 indicates an internal compiler temporary.
1027 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1029 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1030 to a non-local label.
1032 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1033 scheduling barrier.
1035 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1036 @end table
1038 @node Machine Modes
1039 @section Machine Modes
1040 @cindex machine modes
1042 @findex enum machine_mode
1043 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1044 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1045 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1046 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1047 expressions (declarations and types, to be precise).
1049 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1050 expression is written after the expression code with a colon to separate
1051 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1052 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1053 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1054 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1056 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1057 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1059 @table @code
1060 @findex BImode
1061 @item BImode
1062 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1064 @findex QImode
1065 @item QImode
1066 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1068 @findex HImode
1069 @item HImode
1070 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1072 @findex PSImode
1073 @item PSImode
1074 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1075 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1076 this is the right mode to use for pointers.
1078 @findex SImode
1079 @item SImode
1080 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1082 @findex PDImode
1083 @item PDImode
1084 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1085 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1086 this is the right mode to use for certain pointers.
1088 @findex DImode
1089 @item DImode
1090 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1092 @findex TImode
1093 @item TImode
1094 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1096 @findex OImode
1097 @item OImode
1098 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1100 @findex XImode
1101 @item XImode
1102 ``Hexadeca Integer'' (?) mode represents a sixty-four-byte integer.
1104 @findex QFmode
1105 @item QFmode
1106 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1107 floating point number.
1109 @findex HFmode
1110 @item HFmode
1111 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1112 point number.
1114 @findex TQFmode
1115 @item TQFmode
1116 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1117 (three byte) floating point number.
1119 @findex SFmode
1120 @item SFmode
1121 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1122 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1123 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1124 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1125 single-precision VAX and IBM types.
1127 @findex DFmode
1128 @item DFmode
1129 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1130 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1131 this is a double-precision IEEE floating point number.
1133 @findex XFmode
1134 @item XFmode
1135 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1136 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1137 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1138 to sixteen; this mode is used for either.
1140 @findex SDmode
1141 @item SDmode
1142 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1143 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1144 point).
1146 @findex DDmode
1147 @item DDmode
1148 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1149 floating point number.
1151 @findex TDmode
1152 @item TDmode
1153 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1154 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1156 @findex TFmode
1157 @item TFmode
1158 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1159 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1160 IEEE quad-precision format.
1162 @findex QQmode
1163 @item QQmode
1164 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1165 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1167 @findex HQmode
1168 @item HQmode
1169 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1170 The default format is ``s.15''.
1172 @findex SQmode
1173 @item SQmode
1174 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1175 The default format is ``s.31''.
1177 @findex DQmode
1178 @item DQmode
1179 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1180 The default format is ``s.63''.
1182 @findex TQmode
1183 @item TQmode
1184 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1185 The default format is ``s.127''.
1187 @findex UQQmode
1188 @item UQQmode
1189 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1190 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1192 @findex UHQmode
1193 @item UHQmode
1194 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1195 number.  The default format is ``.16''.
1197 @findex USQmode
1198 @item USQmode
1199 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1200 number.  The default format is ``.32''.
1202 @findex UDQmode
1203 @item UDQmode
1204 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1205 fractional number.  The default format is ``.64''.
1207 @findex UTQmode
1208 @item UTQmode
1209 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1210 fractional number.  The default format is ``.128''.
1212 @findex HAmode
1213 @item HAmode
1214 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1215 The default format is ``s8.7''.
1217 @findex SAmode
1218 @item SAmode
1219 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1220 The default format is ``s16.15''.
1222 @findex DAmode
1223 @item DAmode
1224 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1225 The default format is ``s32.31''.
1227 @findex TAmode
1228 @item TAmode
1229 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1230 The default format is ``s64.63''.
1232 @findex UHAmode
1233 @item UHAmode
1234 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1235 The default format is ``8.8''.
1237 @findex USAmode
1238 @item USAmode
1239 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1240 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1242 @findex UDAmode
1243 @item UDAmode
1244 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1245 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1247 @findex UTAmode
1248 @item UTAmode
1249 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1250 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1252 @findex CCmode
1253 @item CCmode
1254 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1255 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1256 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1257 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1258 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1260 @findex BLKmode
1261 @item BLKmode
1262 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1263 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1264 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1265 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1267 @findex VOIDmode
1268 @item VOIDmode
1269 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1270 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1271 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1272 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1273 the absence of any mode.
1275 @findex QCmode
1276 @findex HCmode
1277 @findex SCmode
1278 @findex DCmode
1279 @findex XCmode
1280 @findex TCmode
1281 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1282 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1283 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1284 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1285 @code{TFmode}, respectively.
1287 @findex CQImode
1288 @findex CHImode
1289 @findex CSImode
1290 @findex CDImode
1291 @findex CTImode
1292 @findex COImode
1293 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1294 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1295 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1296 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1297 respectively.
1298 @end table
1300 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1301 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1302 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1304 The only modes which a machine description @i{must} support are
1305 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1306 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1307 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1308 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1309 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1310 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1311 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1313 @cindex mode classes
1314 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1315 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1316 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1317 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1318 mode classes are:
1320 @table @code
1321 @findex MODE_INT
1322 @item MODE_INT
1323 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1324 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1325 @code{OImode}.
1327 @findex MODE_PARTIAL_INT
1328 @item MODE_PARTIAL_INT
1329 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1330 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1332 @findex MODE_FLOAT
1333 @item MODE_FLOAT
1334 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1335 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1336 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1338 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1339 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1340 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1341 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1343 @findex MODE_FRACT
1344 @item MODE_FRACT
1345 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1346 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1348 @findex MODE_UFRACT
1349 @item MODE_UFRACT
1350 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1351 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1353 @findex MODE_ACCUM
1354 @item MODE_ACCUM
1355 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1356 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1358 @findex MODE_UACCUM
1359 @item MODE_UACCUM
1360 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1361 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1363 @findex MODE_COMPLEX_INT
1364 @item MODE_COMPLEX_INT
1365 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1367 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1368 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1369 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1370 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1371 @code{TCmode}.
1373 @findex MODE_FUNCTION
1374 @item MODE_FUNCTION
1375 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1376 (These are not currently implemented).
1378 @findex MODE_CC
1379 @item MODE_CC
1380 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1381 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1382 @xref{Jump Patterns},
1383 also see @ref{Condition Code}.
1385 @findex MODE_RANDOM
1386 @item MODE_RANDOM
1387 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1388 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1389 @code{MODE_RANDOM}.
1390 @end table
1392 Here are some C macros that relate to machine modes:
1394 @table @code
1395 @findex GET_MODE
1396 @item GET_MODE (@var{x})
1397 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1399 @findex PUT_MODE
1400 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1401 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1403 @findex NUM_MACHINE_MODES
1404 @item NUM_MACHINE_MODES
1405 Stands for the number of machine modes available on the target
1406 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1407 machine mode.
1409 @findex GET_MODE_NAME
1410 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1411 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1413 @findex GET_MODE_CLASS
1414 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1415 Returns the mode class of mode @var{m}.
1417 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1418 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1419 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1420 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1422 @findex GET_MODE_SIZE
1423 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1424 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1426 @findex GET_MODE_BITSIZE
1427 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1428 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1430 @findex GET_MODE_IBIT
1431 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1432 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1434 @findex GET_MODE_FBIT
1435 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1436 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1438 @findex GET_MODE_MASK
1439 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1440 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1441 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1442 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1444 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1445 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1446 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1448 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1449 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1450 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1451 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1452 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1453 part.
1455 @findex GET_MODE_NUNITS
1456 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1457 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1458 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1460 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1461 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1462 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1463 @end table
1465 The following 3 variables are defined on every target.   They can be
1466 used to allocate buffers that are guaranteed to be large enough to
1467 hold any value that can be represented on the target.   The first two
1468 can be overridden by defining them in the target's mode.def file,
1469 however, the value must be a constant that can determined very early
1470 in the compilation process.   The third symbol cannot be overridden.
1472 @table @code
1473 @findex BITS_PER_UNIT
1474 @item BITS_PER_UNIT
1475 The number of bits in an addressable storage unit (byte).  If you do
1476 not define this, the default is 8.
1478 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1479 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1480 The maximum bitsize of any mode that is used in integer math.  This
1481 should be overridden by the target if it uses large integers as
1482 containers for larger vectors but otherwise never uses the contents to
1483 compute integer values.
1485 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1486 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1487 The bitsize of the largest mode on the target.   
1488 @end table
1490 @findex byte_mode
1491 @findex word_mode
1492 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1493 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1494 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1495 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1497 @node Constants
1498 @section Constant Expression Types
1499 @cindex RTL constants
1500 @cindex RTL constant expression types
1502 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1504 @table @code
1505 @findex const_int
1506 @item (const_int @var{i})
1507 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1508 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1509 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1511 Constants generated for modes with fewer bits than in
1512 @code{HOST_WIDE_INT} must be sign extended to full width (e.g., with
1513 @code{gen_int_mode}).  For constants for modes with more bits than in
1514 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1515 copies of the top bit.  Note however that values are neither
1516 inherently signed nor inherently unsigned; where necessary, signedness
1517 is determined by the rtl operation instead.
1519 @findex const0_rtx
1520 @findex const1_rtx
1521 @findex const2_rtx
1522 @findex constm1_rtx
1523 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1524 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1525 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1526 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1527 only expression for integer value negative one is found in
1528 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1529 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1530 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1531 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1533 @findex const_true_rtx
1534 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1535 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1536 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1537 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1538 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1539 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1541 @findex const_double
1542 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1543 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1544 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1545 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1546 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1547 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.  For integral values
1548 constants for modes with more bits than twice the number in
1549 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1550 copies of the top bit of @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.  Note however that
1551 integral values are neither inherently signed nor inherently unsigned;
1552 where necessary, signedness is determined by the rtl operation
1553 instead.
1555 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1556 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1557 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1558 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1560 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1561 the number of integers used to store the value depends on the size of
1562 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1563 represent a floating point number, but not precisely in the target
1564 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1565 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1566 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1568 @findex const_fixed
1569 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1570 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1571 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1572 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1573 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1574 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1576 @findex const_vector
1577 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1578 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1579 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1580 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1582 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1583 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1585 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1586 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1587 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1588 desired.
1590 @findex const_string
1591 @item (const_string @var{str})
1592 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1593 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1594 strings in C are placed in memory.
1596 @findex symbol_ref
1597 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1598 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1599 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1600 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1601 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1602 with @samp{_}.
1604 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1605 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1607 @findex label_ref
1608 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1609 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1610 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1611 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1612 sequence to identify the place where the label should go.
1614 The reason for using a distinct expression type for code label
1615 references is so that jump optimization can distinguish them.
1617 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1618 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1620 @findex const
1621 @item (const:@var{m} @var{exp})
1622 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1623 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1624 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1625 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1626 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1627 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1629 @var{m} should be @code{Pmode}.
1631 @findex high
1632 @item (high:@var{m} @var{exp})
1633 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1634 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1635 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1636 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1637 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1638 reference a global memory location.
1640 @var{m} should be @code{Pmode}.
1641 @end table
1643 @findex CONST0_RTX
1644 @findex CONST1_RTX
1645 @findex CONST2_RTX
1646 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1647 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1648 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1649 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1650 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1651 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1652 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1653 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1654 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1655 for vector modes.
1657 @node Regs and Memory
1658 @section Registers and Memory
1659 @cindex RTL register expressions
1660 @cindex RTL memory expressions
1662 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1663 registers and to main memory.
1665 @table @code
1666 @findex reg
1667 @cindex hard registers
1668 @cindex pseudo registers
1669 @item (reg:@var{m} @var{n})
1670 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1671 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1672 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1673 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1674 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1675 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1676 registers or into memory references.
1678 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1679 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1680 For example, a register may contain a full word but there may be
1681 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1682 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1683 various precisions.
1685 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1686 the mode must always be specified.
1688 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1689 description, since the number of hard registers on the machine is an
1690 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1691 all of the machine registers must be general registers.  All the
1692 machine registers that can be used for storage of data are given
1693 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1694 instructions or can hold only certain types of data.
1696 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1697 function, but each pseudo register is given a natural mode
1698 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1699 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1700 expression is used.
1702 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1703 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1704 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1705 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1706 with the specified one.
1708 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1709 represented by a unique @code{reg} expression.
1711 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1712 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1713 Some pseudo register numbers, those within the range of
1714 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1715 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1716 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1717 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1718 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1720 @table @code
1721 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1722 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1723 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1724 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1725 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1726 registers.
1728 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1729 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1730 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1731 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1732 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1734 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1735 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1736 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1737 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1738 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1739 to the first variable on the stack.
1741 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1742 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1743 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1744 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1745 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1747 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1748 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1749 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1750 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1751 memory desired.
1753 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1754 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1755 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1756 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1758 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1759 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1760 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1761 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1762 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1764 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1765 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1766 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1767 @end table
1769 @findex subreg
1770 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1772 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1773 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1774 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1776 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1777 operate on it in a different mode, the register must be
1778 enclosed in a @code{subreg}.
1780 There are currently three supported types for the first operand of a
1781 @code{subreg}:
1782 @itemize
1783 @item pseudo registers
1784 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1785 @code{reg}s as their first operand.
1787 @item mem
1788 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1789 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1790 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1791 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1792 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1793 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1794 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1795 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1796 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1797 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1798 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1799 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1801 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1802 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1803 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1804 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1805 supported in the future.
1807 @item hard registers
1808 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1809 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1810 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1812 @end itemize
1814 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1815 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1817 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1818 usage and rules:
1820 @table @asis
1821 @item Paradoxical subregs
1822 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1823 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1824 class of @code{subreg} is:
1826 @smallexample
1827 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1828 @end smallexample
1830 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1831 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1832 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1833 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1834 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1835 defined.
1837 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1839 @itemize
1840 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1841 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1842 can control how the high-order bits are defined.
1844 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1845 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1846 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1847 Such subregs usually represent local variables, register variables
1848 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1850 @end itemize
1852 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1853 big-endian targets.
1855 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1857 @smallexample
1858 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1859 @end smallexample
1861 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1862 2 bytes.  A subsequent:
1864 @smallexample
1865 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1866 @end smallexample
1868 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1869 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1870 false.
1872 @item Normal subregs
1873 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1874 expression is called @dfn{normal}.
1876 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1877 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1878 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1879 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1880 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1882 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1883 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1884 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1885 alone.
1887 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1888 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1889 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1890 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1891 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1892 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1894 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1895 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1896 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1897 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1899 @itemize
1900 @item
1901 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1902 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1903 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1904 significant word.
1906 @item
1907 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1908 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1909 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1910 significant byte within a word.
1911 @end itemize
1913 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1914 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1915 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1916 floating point values as if they had the same endianness as integer
1917 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1918 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1919 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1921 Thus,
1923 @smallexample
1924 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1925 @end smallexample
1927 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1929 @smallexample
1930 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1931 @end smallexample
1933 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1934 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1936 @end table
1938 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1939 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1940 number of undefined bits.  For example:
1942 @smallexample
1943 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1944 @end smallexample
1946 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1947 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1948 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1949 two @code{subreg}s:
1951 @smallexample
1952 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1953 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1954 @end smallexample
1956 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1957 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1958 of undefined bits.
1960 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1962 @smallexample
1963 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
1964 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
1965 @end smallexample
1967 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
1968 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
1969 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
1970 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
1972 @smallexample
1973 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
1974 @end smallexample
1976 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
1977 value @samp{(reg:HI 4)}.
1979 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
1980 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
1981 If the semantics are not correct for particular combinations of
1982 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
1983 must ensure that those combinations are never used.  For example:
1985 @smallexample
1986 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
1987 @end smallexample
1989 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
1991 @findex SUBREG_REG
1992 @findex SUBREG_BYTE
1993 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1994 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1995 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1997 It has been several years since a platform in which
1998 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
1999 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
2000 may be confronted with code rot.
2002 @findex scratch
2003 @cindex scratch operands
2004 @item (scratch:@var{m})
2005 This represents a scratch register that will be required for the
2006 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
2007 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
2008 the reload pass.
2010 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
2011 (@pxref{Side Effects}).
2013 @findex cc0
2014 @cindex condition code register
2015 @item (cc0)
2016 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2017 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2019 @itemize @bullet
2020 @item
2021 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2022 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2024 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2025 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2026 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2027 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2029 @item
2030 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2031 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2032 which comparison instructions must specify the condition to test.
2034 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2035 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2036 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2037 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2038 @end itemize
2040 @findex cc0_rtx
2041 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2042 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2043 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2045 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2046 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2047 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2048 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2049 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2050 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2051 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2052 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2054 On some machines, the condition code register is given a register number
2055 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2056 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2057 condition code.  Other machines store condition codes in general
2058 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2060 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2061 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2062 condition code.  This is best handled by normally generating the
2063 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2064 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2065 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2066 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2068 @findex pc
2069 @item (pc)
2070 @cindex program counter
2071 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2072 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2073 certain specific contexts in jump instructions.
2075 @findex pc_rtx
2076 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2077 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2078 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2080 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2081 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2083 @findex mem
2084 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2085 This RTX represents a reference to main memory at an address
2086 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2087 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2088 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2089 reference the same memory address.
2091 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2092 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2093 stack deallocation patterns.
2095 @findex concat
2096 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2097 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2098 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2099 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2100 ordinary insn chain.
2102 @findex concatn
2103 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2104 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2105 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2106 declarations, and not in the insn chain.
2107 @end table
2109 @node Arithmetic
2110 @section RTL Expressions for Arithmetic
2111 @cindex arithmetic, in RTL
2112 @cindex math, in RTL
2113 @cindex RTL expressions for arithmetic
2115 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2116 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2117 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2118 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2120 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2121 second operand.
2123 @table @code
2124 @findex plus
2125 @findex ss_plus
2126 @findex us_plus
2127 @cindex RTL sum
2128 @cindex RTL addition
2129 @cindex RTL addition with signed saturation
2130 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2131 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2132 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2133 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2135 These three expressions all represent the sum of the values
2136 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2137 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2138 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2139 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2140 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2142 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2144 @findex lo_sum
2145 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2147 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2148 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2149 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2150 to reference a global memory location.
2152 The number of low order bits is machine-dependent but is
2153 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2154 bits set by @code{high}.
2156 @var{m} should be @code{Pmode}.
2158 @findex minus
2159 @findex ss_minus
2160 @findex us_minus
2161 @cindex RTL difference
2162 @cindex RTL subtraction
2163 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2164 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2165 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2166 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2167 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2169 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2170 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2171 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2173 @findex compare
2174 @cindex RTL comparison
2175 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2176 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2177 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2178 infinite precision.
2180 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2181 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2182 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2183 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2184 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2185 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2187 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2188 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2189 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2190 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2191 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2192 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2193 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2194 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2195 this information.
2197 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2198 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2199 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2200 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2201 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2202 be @code{VOIDmode}.
2204 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2205 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2207 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2208 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2209 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2210 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2211 still known.
2213 @findex neg
2214 @findex ss_neg
2215 @findex us_neg
2216 @cindex negation
2217 @cindex negation with signed saturation
2218 @cindex negation with unsigned saturation
2219 @item (neg:@var{m} @var{x})
2220 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2221 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2222 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2223 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2224 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2225 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2226 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2227 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2228 maximum or minimum signed or unsigned value.
2230 @findex mult
2231 @findex ss_mult
2232 @findex us_mult
2233 @cindex multiplication
2234 @cindex product
2235 @cindex multiplication with signed saturation
2236 @cindex multiplication with unsigned saturation
2237 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2238 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2239 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2240 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2241 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2242 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2243 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2245 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2246 than the operands.  Write the pattern for this as
2248 @smallexample
2249 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2250 @end smallexample
2252 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2253 not be the same.
2255 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2256 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2258 @findex fma
2259 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2260 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2261 functions that do a combined multiply of @var{x} and @var{y} and then
2262 adding to@var{z} without doing an intermediate rounding step.
2264 @findex div
2265 @findex ss_div
2266 @cindex division
2267 @cindex signed division
2268 @cindex signed division with signed saturation
2269 @cindex quotient
2270 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2271 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2272 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2273 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2274 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2275 quotient.
2276 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2277 or minimum signed value.
2279 Some machines have division instructions in which the operands and
2280 quotient widths are not all the same; you should represent
2281 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2283 @smallexample
2284 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2285 @end smallexample
2287 @findex udiv
2288 @cindex unsigned division
2289 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2290 @cindex division
2291 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2292 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2293 Like @code{div} but represents unsigned division.
2294 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2295 or minimum unsigned value.
2297 @findex mod
2298 @findex umod
2299 @cindex remainder
2300 @cindex division
2301 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2302 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2303 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2304 the quotient.
2306 @findex smin
2307 @findex smax
2308 @cindex signed minimum
2309 @cindex signed maximum
2310 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2311 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2312 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2313 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2314 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2315 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2316 is returned as the result.
2318 @findex umin
2319 @findex umax
2320 @cindex unsigned minimum and maximum
2321 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2322 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2323 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2324 integers.
2326 @findex not
2327 @cindex complement, bitwise
2328 @cindex bitwise complement
2329 @item (not:@var{m} @var{x})
2330 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2331 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2333 @findex and
2334 @cindex logical-and, bitwise
2335 @cindex bitwise logical-and
2336 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2337 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2338 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2339 a fixed-point machine mode.
2341 @findex ior
2342 @cindex inclusive-or, bitwise
2343 @cindex bitwise inclusive-or
2344 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2345 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2346 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2347 fixed-point mode.
2349 @findex xor
2350 @cindex exclusive-or, bitwise
2351 @cindex bitwise exclusive-or
2352 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2353 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2354 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2355 fixed-point mode.
2357 @findex ashift
2358 @findex ss_ashift
2359 @findex us_ashift
2360 @cindex left shift
2361 @cindex shift
2362 @cindex arithmetic shift
2363 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2364 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2365 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2366 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2367 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2368 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2369 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2370 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2371 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2372 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2373 shifted out differs from the final sign bit.
2375 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2376 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2377 mode is determined by the mode called for in the machine description
2378 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2379 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2381 @findex lshiftrt
2382 @cindex right shift
2383 @findex ashiftrt
2384 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2385 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2386 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2387 these two operations are distinct.
2389 @findex rotate
2390 @cindex rotate
2391 @cindex left rotate
2392 @findex rotatert
2393 @cindex right rotate
2394 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2395 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2396 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2397 use @code{rotate}.
2399 @findex abs
2400 @findex ss_abs
2401 @cindex absolute value
2402 @item (abs:@var{m} @var{x})
2403 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2404 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2405 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2406 maximum signed value.
2409 @findex sqrt
2410 @cindex square root
2411 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2412 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2413 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2415 @findex ffs
2416 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2417 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2418 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2419 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2420 or @code{VOIDmode}.
2422 @findex clrsb
2423 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2424 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2425 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2426 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2427 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2428 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2430 @findex clz
2431 @item (clz:@var{m} @var{x})
2432 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2433 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2434 If @var{x} is zero, the value is determined by
2435 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2436 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2437 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2439 @findex ctz
2440 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2441 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2442 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2443 If @var{x} is zero, the value is determined by
2444 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2445 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2446 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2448 @findex popcount
2449 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2450 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2451 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2453 @findex parity
2454 @item (parity:@var{m} @var{x})
2455 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2456 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2457 @code{VOIDmode}.
2459 @findex bswap
2460 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2461 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2462 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2463 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2464 @end table
2466 @node Comparisons
2467 @section Comparison Operations
2468 @cindex RTL comparison operations
2470 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2471 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2472 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2473 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2474 whose results have a `MODE_INT' mode,
2475 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2476 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2477 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2478 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2479 that return vector results.
2480 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2481 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2482 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2483 @code{VOIDmode}.
2485 @cindex condition codes
2486 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2487 comparison operators may be used to compare the condition codes
2488 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2489 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2490 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2491 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2492 code; only @code{note} insns may separate them.
2494 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2495 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2496 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2497 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2498 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2499 constant folding.
2501 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2502 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2503 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2504 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2505 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2506 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2508 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2509 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2510 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2511 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2512 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2513 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2515 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2516 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2518 @table @code
2519 @findex eq
2520 @cindex equal
2521 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2522 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2523 are equal, otherwise 0.
2525 @findex ne
2526 @cindex not equal
2527 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2528 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2529 are not equal, otherwise 0.
2531 @findex gt
2532 @cindex greater than
2533 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2534 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2535 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2537 @findex gtu
2538 @cindex greater than
2539 @cindex unsigned greater than
2540 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2541 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2543 @findex lt
2544 @cindex less than
2545 @findex ltu
2546 @cindex unsigned less than
2547 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2548 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2549 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2551 @findex ge
2552 @cindex greater than
2553 @findex geu
2554 @cindex unsigned greater than
2555 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2556 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2557 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2559 @findex le
2560 @cindex less than or equal
2561 @findex leu
2562 @cindex unsigned less than
2563 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2564 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2565 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2567 @findex if_then_else
2568 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2569 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2570 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2571 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2572 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2573 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2575 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2576 to express conditional jumps.
2578 @findex cond
2579 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2580 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2581 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2582 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2583 none of the tests are nonzero expressions.
2585 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2586 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2587 @end table
2589 @node Bit-Fields
2590 @section Bit-Fields
2591 @cindex bit-fields
2593 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2595 @table @code
2596 @findex sign_extract
2597 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2598 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2599 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2600 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2601 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2602 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2603 @var{pos} counts from.
2605 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2606 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2607 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2608 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2609 which is the default if none is specified.
2611 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2612 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2614 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2615 @var{loc} if it were a register.
2617 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2618 in RTL.
2620 @findex zero_extract
2621 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2622 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2623 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2624 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2626 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2627 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2628 insertion of a value into the specified bit-field.
2629 @end table
2631 @node Vector Operations
2632 @section Vector Operations
2633 @cindex vector operations
2635 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2636 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2637 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2638 operations.
2640 @table @code
2641 @findex vec_merge
2642 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2643 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2644 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2645 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2646 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2647 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2648 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2650 @findex vec_select
2651 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2652 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2653 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2654 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2655 number of the source subpart that should be stored into it.
2656 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2657 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2658 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2660 @findex vec_concat
2661 @item (vec_concat:@var{m} @var{x1} @var{x2})
2662 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2663 vectors or scalars @var{x1} and @var{x2}; its length is the sum of the
2664 lengths of the two inputs.
2666 @findex vec_duplicate
2667 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{x})
2668 This operation converts a scalar into a vector or a small vector into a
2669 larger one by duplicating the input values.  The output vector mode must have
2670 the same submodes as the input vector mode or the scalar modes, and the
2671 number of output parts must be an integer multiple of the number of input
2672 parts.
2674 @end table
2676 @node Conversions
2677 @section Conversions
2678 @cindex conversions
2679 @cindex machine mode conversions
2681 All conversions between machine modes must be represented by
2682 explicit conversion operations.  For example, an expression
2683 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2684 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2685 operation requires two operands of the same machine mode.
2686 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2687 operation, as in
2689 @smallexample
2690 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2691 @end smallexample
2693 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2694 may be more than one way of converting from a given starting mode
2695 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2696 to do it.
2698 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2699 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2700 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2701 must be placed into a register.
2703 @table @code
2704 @findex sign_extend
2705 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2706 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2707 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2708 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2710 @findex zero_extend
2711 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2712 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2713 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2714 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2716 @findex float_extend
2717 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2718 Represents the result of extending the value @var{x}
2719 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2720 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2722 @findex truncate
2723 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2724 Represents the result of truncating the value @var{x}
2725 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2726 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2728 @findex ss_truncate
2729 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2730 Represents the result of truncating the value @var{x}
2731 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2732 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2733 modes.
2735 @findex us_truncate
2736 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2737 Represents the result of truncating the value @var{x}
2738 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2739 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2740 modes.
2742 @findex float_truncate
2743 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2744 Represents the result of truncating the value @var{x}
2745 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2746 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2748 @findex float
2749 @item (float:@var{m} @var{x})
2750 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2751 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2753 @findex unsigned_float
2754 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2755 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2756 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2758 @findex fix
2759 @item (fix:@var{m} @var{x})
2760 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2761 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2762 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2763 towards zero.
2765 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2766 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2767 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2768 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2770 @findex unsigned_fix
2771 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2772 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2773 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2774 is not specified.
2776 @findex fract_convert
2777 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2778 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2779 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2780 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2781 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2782 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2783 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2785 @findex sat_fract
2786 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2787 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2788 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2789 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2790 fixed-point mode @var{m}.
2791 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2792 maximum or the minimum.
2794 @findex unsigned_fract_convert
2795 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2796 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2797 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2798 fixed-point mode @var{m}.
2799 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2801 @findex unsigned_sat_fract
2802 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2803 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2804 fixed-point mode @var{m}.
2805 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2806 maximum or the minimum.
2807 @end table
2809 @node RTL Declarations
2810 @section Declarations
2811 @cindex RTL declarations
2812 @cindex declarations, RTL
2814 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2815 but rather state assertions about their operands.
2817 @table @code
2818 @findex strict_low_part
2819 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2820 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2821 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2822 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2823 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2825 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2826 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2827 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2828 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2829 register when @var{m} is less than a word.
2830 @end table
2832 @node Side Effects
2833 @section Side Effect Expressions
2834 @cindex RTL side effect expressions
2836 The expression codes described so far represent values, not actions.
2837 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2838 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2839 expression codes are used to represent side effects.
2841 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2842 the codes described above, which represent values, appear only as
2843 the operands of these.
2845 @table @code
2846 @findex set
2847 @item (set @var{lval} @var{x})
2848 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2849 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2850 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2851 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2852 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2854 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2855 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2857 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2858 width of the register, then it means that the part of the register
2859 specified by the machine mode is given the specified value and the
2860 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2861 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2862 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2863 an undefined way.
2865 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2866 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2867 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2869 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2870 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2871 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2872 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2873 appear in @var{lval}.
2875 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2876 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2877 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2878 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2879 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2880 Use the former expression to save space during the compilation.
2882 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2883 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2884 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2885 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2886 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2887 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2888 is also passed partly in memory.
2890 @cindex jump instructions and @code{set}
2891 @cindex @code{if_then_else} usage
2892 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2893 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2894 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2895 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2896 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2897 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2898 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2899 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2900 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2901 branch tables.
2903 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2904 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2905 valid for the mode of @var{lval}.
2907 @findex SET_DEST
2908 @findex SET_SRC
2909 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2910 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2912 @findex return
2913 @item (return)
2914 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2915 current function, on machines where this can be done with one
2916 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2917 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2918 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2919 the @code{return} expression code is never used.
2921 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2922 placed in @code{pc} to return to the caller.
2924 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2925 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2927 @findex simple_return
2928 @item (simple_return)
2929 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
2930 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
2931 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
2932 conditional jumps.
2934 @findex call
2935 @item (call @var{function} @var{nargs})
2936 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2937 whose address is the address of the function to be called.
2938 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2939 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2940 others, it represents the number of argument registers.
2942 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2943 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2944 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2945 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2946 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2947 addressed.
2949 @findex clobber
2950 @item (clobber @var{x})
2951 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2952 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2953 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2955 One place this is used is in string instructions that store standard
2956 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2957 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2958 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2959 attempt to keep data in them across the string instruction.
2961 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2962 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2963 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2964 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2966 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2967 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2968 default to clobber these registers, so there is no need to use
2969 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2970 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2971 unless the function is declared @code{const}.
2973 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2974 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2975 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2976 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2977 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2979 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2980 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2981 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2982 a combined instruction might require a temporary register while the
2983 constituent instructions might not.
2985 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2986 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2987 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2988 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
2989 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
2990 register to the clobber and the input operands if there is an insn
2991 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
2992 the clobber and the hard register is in register classes of the
2993 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
2994 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2995 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2996 there for use as a temporary.
2998 For instructions that require a temporary register, you should use
2999 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
3000 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
3001 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
3002 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
3003 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
3005 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
3006 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
3007 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
3008 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
3010 @findex use
3011 @item (use @var{x})
3012 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
3013 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
3014 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3015 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3016 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3018 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3019 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3020 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3021 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3022 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3023 of a special control register:
3025 @smallexample
3026 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3027                                        (reg:SI 4)] 0))
3028            (use (reg:SI 1))])
3029 @end smallexample
3031 @noindent
3033 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3034 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3035 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3036 if register 1 changes in between.
3038 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3039 that the register is live.  You should think twice before adding
3040 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3041 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3042 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3043 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3044 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3045 @samp{call} patterns.
3047 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3048 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3049 before the reload phase exits.
3051 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3052 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3053 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3054 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3055 phase exits.
3057 @findex parallel
3058 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3059 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3060 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3061 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3062 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3063 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3065 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3066 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3067 performed.  For example,
3069 @smallexample
3070 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3071            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3072 @end smallexample
3074 @noindent
3075 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3076 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3077 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3078 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3080 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3081 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3082 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3083 instruction this way:
3085 @smallexample
3086 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3087            (set (pc) (if_then_else
3088                         (eq (cc0) (const_int 0))
3089                         (label_ref @dots{})
3090                         (pc)))])
3091 @end smallexample
3093 @noindent
3094 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3095 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3096 new value that is set by this instruction.
3098 @cindex peephole optimization, RTL representation
3099 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3100 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3101 whose elements are the operands needed to output the resulting
3102 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3103 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3104 but it is OK then because no further optimization remains to be done.
3105 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3106 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3108 @findex cond_exec
3109 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3110 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3111 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3112 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3113 side-effects.
3115 @findex sequence
3116 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3117 Represents a sequence of insns.  If a @code{sequence} appears in the
3118 chain of insns, then each of the @var{insns} that appears in the sequence
3119 must be suitable for appearing in the chain of insns, i.e. must satisfy
3120 the @code{INSN_P} predicate.
3122 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3123 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3124 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3125 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3127 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3128 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3129 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3130 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3131 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3132 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3133 @xref{Delay Slots}.
3135 Some back ends also use @code{sequence} objects for purposes other than
3136 delay-slot groups.  This is not supported in the common parts of the
3137 compiler, which treat such sequences as delay-slot groups.
3139 DWARF2 Call Frame Address (CFA) adjustments are sometimes also expressed
3140 using @code{sequence} objects as the value of a @code{RTX_FRAME_RELATED_P}
3141 note.  This only happens if the CFA adjustments cannot be easily derived
3142 from the pattern of the instruction to which the note is attached.  In
3143 such cases, the value of the note is used instead of best-guesing the
3144 semantics of the instruction.  The back end can attach notes containing
3145 a @code{sequence} of @code{set} patterns that express the effect of the
3146 parent instruction.
3147 @end table
3149 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3150 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3151 effects as such:
3153 @table @code
3154 @findex asm_input
3155 @item (asm_input @var{s})
3156 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3158 @findex unspec
3159 @findex unspec_volatile
3160 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3161 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3162 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3163 selects between multiple machine-specific operations.
3164 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3165 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3167 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3168 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3170 @findex addr_vec
3171 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3172 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3173 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3174 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3175 @code{Pmode}.
3177 @findex addr_diff_vec
3178 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3179 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3180 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3181 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3182 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3183 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3184 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3185 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3186 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3188 @findex prefetch
3189 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3190 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3191 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3192 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3193 prefetch.
3194 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3195 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3196 targets that do not support locality hints should ignore this.
3198 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3199 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3200 instructions.
3201 @end table
3203 @node Incdec
3204 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3205 @cindex RTL preincrement
3206 @cindex RTL postincrement
3207 @cindex RTL predecrement
3208 @cindex RTL postdecrement
3210 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3212 @table @code
3213 @findex pre_dec
3214 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3215 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3216 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3217 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3218 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3219 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3220 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3221 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3222 example of its use:
3224 @smallexample
3225 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3226 @end smallexample
3228 @noindent
3229 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3230 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3232 @findex pre_inc
3233 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3234 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3236 @findex post_dec
3237 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3238 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3239 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3240 being decremented.
3242 @findex post_inc
3243 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3244 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3246 @findex post_modify
3247 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3249 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3250 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3251 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3252 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3254 The expression @var{y} must be one of three forms:
3255 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3256 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3257 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3258 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3260 Here is an example of its use:
3262 @smallexample
3263 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3264                                           (reg:SI 48))))
3265 @end smallexample
3267 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3268 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3270 @findex pre_modify
3271 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3272 Similar except side effects happen before the use.
3273 @end table
3275 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3276 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3277 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3278 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3279 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3280 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3282 If a register used as the operand of these expressions is used in
3283 another address in an insn, the original value of the register is used.
3284 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3285 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3286 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3287 as ambiguous and disallowed.
3289 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3290 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3291 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3292 done because machines that allow these operations at all typically
3293 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3294 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3295 in the machine description.
3297 @node Assembler
3298 @section Assembler Instructions as Expressions
3299 @cindex assembler instructions in RTL
3301 @cindex @code{asm_operands}, usage
3302 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3303 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3304 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3305 a single output operand, like this:
3307 @smallexample
3308 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3309 @end smallexample
3311 @noindent
3312 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3313 the value that is stored in @code{outputvar}:
3315 @smallexample
3316 (set @var{rtx-for-outputvar}
3317      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3318                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3319                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3320                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3321 @end smallexample
3323 @noindent
3324 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3325 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3326 output operand among the output operands specified, a vector of input
3327 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3328 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3329 @code{*z}.
3331 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3332 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3333 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3334 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3335 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3336 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3338 @node Debug Information
3339 @section Variable Location Debug Information in RTL
3340 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3342 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3343 annotations to determine what user variables memory and register
3344 references refer to.
3346 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3347 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3348 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3349 location may vary, it relies on the following types of notes.
3351 @table @code
3352 @findex var_location
3353 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3354 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3355 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3356 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3357 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3358 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3359 indicating whether the variable is known to be initialized or
3360 uninitialized.
3362 @findex debug_expr
3363 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3364 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3365 that points back to it, within value expressions in
3366 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3368 @end table
3370 @node Insns
3371 @section Insns
3372 @cindex insns
3374 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3375 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3376 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3377 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3378 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3379 declarative information.
3381 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3382 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3383 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3384 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3385 these copies will always be identical and will only appear inside a
3386 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3387 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3388 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3389 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3390 always used:
3392 @table @code
3393 @findex INSN_UID
3394 @item INSN_UID (@var{i})
3395 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3397 @findex PREV_INSN
3398 @item PREV_INSN (@var{i})
3399 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3400 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3402 @findex NEXT_INSN
3403 @item NEXT_INSN (@var{i})
3404 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3405 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3406 @end table
3408 @findex get_insns
3409 @findex get_last_insn
3410 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3411 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3412 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3413 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3414 the first insn,
3416 @smallexample
3417 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3418 @end smallexample
3420 @noindent
3421 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3423 @smallexample
3424 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3425 @end smallexample
3427 @noindent
3428 is always true.
3430 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3431 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3432 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3433 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3434 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3435 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3437 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3438 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3439 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3440 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3441 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3442 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3443 to find the containing @code{sequence} expression.
3445 Every insn has one of the following expression codes:
3447 @table @code
3448 @findex insn
3449 @item insn
3450 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3451 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3452 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3453 should jump or do function calls.
3455 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3456 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3458 @findex jump_insn
3459 @item jump_insn
3460 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3461 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3462 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3463 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3464 @code{jump_insn}.
3466 @findex JUMP_LABEL
3467 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3468 accessed in the same way and in addition contain a field
3469 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3471 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3472 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3473 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3474 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3475 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3476 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3477 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3478 insn.
3480 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3481 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3483 @findex call_insn
3484 @item call_insn
3485 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3486 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3487 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3488 unpredictably.
3490 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3491 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3492 accessed in the same way and in addition contain a field
3493 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3494 @code{expr_list} expressions) containing @code{use}, @code{clobber} and
3495 sometimes @code{set} expressions that denote hard registers and
3496 @code{mem}s used or clobbered by the called function.
3498 A @code{mem} generally points to a stack slot in which arguments passed
3499 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3500 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3501 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3502 the stack slot will be mentioned in @code{clobber} and @code{use}
3503 entries; if it's callee-copied, only a @code{use} will appear, and the
3504 @code{mem} may point to addresses that are not stack slots.
3506 Registers occurring inside a @code{clobber} in this list augment
3507 registers specified in @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3508 Basics}).
3510 If the list contains a @code{set} involving two registers, it indicates
3511 that the function returns one of its arguments.  Such a @code{set} may
3512 look like a no-op if the same register holds the argument and the return
3513 value.
3515 @findex code_label
3516 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3517 @item code_label
3518 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3519 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3520 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3521 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3522 labels in the compilation (not just in the current function).
3523 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3524 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3525 the label number.
3527 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3528 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3529 the label, as a number.
3531 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3532 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3534 @findex LABEL_NUSES
3535 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3536 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3537 referenced in the current function.
3539 @findex LABEL_KIND
3540 @findex SET_LABEL_KIND
3541 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3542 @cindex alternate entry points
3543 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3544 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3545 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3546 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3547 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3548 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3549 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3550 same name).
3552 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3553 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3554 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3555 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3556 The only place that cares about the distinction between static, global,
3557 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3558 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3559 @file{final.c}.
3561 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3563 @findex jump_table_data
3564 @item jump_table_data
3565 A @code{jump_table_data} insn is a placeholder for the jump-table data
3566 of a @code{casesi} or @code{tablejump} insn.  They are placed after
3567 a @code{tablejump_p} insn.  A @code{jump_table_data} insn is not part o
3568 a basic blockm but it is associated with the basic block that ends with
3569 the @code{tablejump_p} insn.  The @code{PATTERN} of a @code{jump_table_data}
3570 is always either an @code{addr_vec} or an @code{addr_diff_vec}, and a
3571 @code{jump_table_data} insn is always preceded by a @code{code_label}.
3572 The @code{tablejump_p} insn refers to that @code{code_label} via its
3573 @code{JUMP_LABEL}.
3575 @findex barrier
3576 @item barrier
3577 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3578 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3579 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3580 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3581 They contain no information beyond the three standard fields.
3583 @findex note
3584 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3585 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3586 @item note
3587 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3588 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3589 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3590 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3592 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3593 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3594 that the line came from.  These notes control generation of line
3595 number data in the assembler output.
3597 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3598 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3599 must contain a null pointer):
3601 @table @code
3602 @findex NOTE_INSN_DELETED
3603 @item NOTE_INSN_DELETED
3604 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3605 delete insns by altering them into notes of this kind.
3607 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3608 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3609 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3610 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3611 code jumps to it.
3613 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3614 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3615 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3616 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3617 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3618 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3619 of debugging information.
3621 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3622 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3623 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3624 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3625 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3626 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_EH_HANDLER}
3627 identifies which region is associated with these notes.
3629 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3630 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3631 Appears at the start of the function body, after the function
3632 prologue.
3634 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3635 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3636 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3637 This note is used to generate variable location debugging information.
3638 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3639 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3640 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3641 point in the program up to the next such note for the same user
3642 variable.
3644 @end table
3646 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3648 @findex debug_insn
3649 @findex INSN_VAR_LOCATION
3650 @item debug_insn
3651 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3652 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3653 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3654 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3655 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3656 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3657 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3658 it stands for the value bound to the corresponding
3659 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3661 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3662 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3663 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3664 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3665 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3666 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3667 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3668 be used to compute the value of each user variable at as many points
3669 (ranges, actually) in the program as possible.
3671 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3672 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3673 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3674 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3675 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3676 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3677 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3678 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3679 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3680 point in which the register is modified.
3682 @end table
3684 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3685 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3686 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3687 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3688 phases use the mode for various purposes.
3690 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3691 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3692 been processed.
3694 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3695 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3696 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3697 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3698 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3700 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3701 and @code{call_insn} insns:
3703 @table @code
3704 @findex PATTERN
3705 @item PATTERN (@var{i})
3706 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3707 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3708 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3709 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3710 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3711 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3712 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3713 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3714 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3715 @code{parallel} expression.
3717 @findex INSN_CODE
3718 @item INSN_CODE (@var{i})
3719 An integer that says which pattern in the machine description matches
3720 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3722 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3723 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3724 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3726 @findex asm_noperands
3727 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3728 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3729 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3730 such insns.
3732 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3733 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3734 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3736 @findex LOG_LINKS
3737 @item LOG_LINKS (@var{i})
3738 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3739 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3740 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3741 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3742 Def-use and use-def chains are now preferred.
3744 @findex REG_NOTES
3745 @item REG_NOTES (@var{i})
3746 A list (chain of @code{expr_list}, @code{insn_list} and @code{int_list}
3747 expressions) giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3748 information pertaining to the registers used in this insn.
3749 @end table
3751 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3752 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3753 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3754 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3755 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3756 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3757 expressions).  Their order is not significant.
3759 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3760 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3761 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3762 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3763 that are used for the first time in this insn.
3765 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3766 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} and @code{int_list}
3767 expressions in addition to @code{insn_list} expressions.  There are several
3768 kinds of register notes, which are distinguished by the machine mode, which
3769 in a register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3770 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3771 the kind of note.
3773 @findex REG_NOTE_KIND
3774 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3775 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3776 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3777 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3778 @var{newkind}.
3780 Register notes are of three classes: They may say something about an
3781 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3782 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3783 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3785 These register notes annotate inputs to an insn:
3787 @table @code
3788 @findex REG_DEAD
3789 @item REG_DEAD
3790 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3791 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3792 of the program.
3794 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3795 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3796 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3798 @findex REG_UNUSED
3799 @item REG_UNUSED
3800 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3801 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3802 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3803 These two notes are independent; both may be present for the same
3804 register.
3806 @findex REG_INC
3807 @item REG_INC
3808 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3809 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3810 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3811 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3813 @findex REG_NONNEG
3814 @item REG_NONNEG
3815 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3816 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3817 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3819 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3820 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3822 @findex REG_LABEL_OPERAND
3823 @item REG_LABEL_OPERAND
3824 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3825 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3826 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3827 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3828 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3829 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3830 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3832 @findex REG_LABEL_TARGET
3833 @item REG_LABEL_TARGET
3834 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3835 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3836 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3837 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3838 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3839 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3840 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3842 @findex REG_CROSSING_JUMP
3843 @item REG_CROSSING_JUMP
3844 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3845 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3846 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3847 of this note indicates to other optimizations that this branching
3848 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3849 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3850 into hot and cold sections is turned on.
3852 @findex REG_SETJMP
3853 @item REG_SETJMP
3854 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
3855 related function.
3856 @end table
3858 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3860 @table @code
3861 @findex REG_EQUIV
3862 @findex REG_EQUAL
3863 @item REG_EQUIV
3864 @itemx REG_EQUAL
3865 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3866 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3867 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3868 value which the insn explicitly copies into the register may look
3869 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3870 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3871 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3872 of the @code{subreg} expression.
3874 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3875 the entire function, and could validly be replaced in all its
3876 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3877 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3878 example, when a constant is loaded into a register that is never
3879 assigned any other value, this kind of note is used.
3881 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3882 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3883 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3884 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3885 by the stack slot throughout the function.
3887 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3888 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3889 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3890 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3891 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3892 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3893 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3894 well.  This is used on machines for which the calling convention
3895 allocates stack space for register parameters.  See
3896 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3898 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3899 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3900 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3901 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3902 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3903 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3904 final value.
3906 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3907 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3908 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3909 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3910 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3911 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3912 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3913 insufficient registers are available.
3915 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3916 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3917 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3918 throughout their entire life, which is not detected until later in
3919 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3920 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3921 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3922 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3923 destination register.
3925 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3926 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3927 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3928 @end table
3930 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3931 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3932 the inverse note pointing back to the first insn.
3934 @table @code
3935 @findex REG_CC_SETTER
3936 @findex REG_CC_USER
3937 @item REG_CC_SETTER
3938 @itemx REG_CC_USER
3939 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3940 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3941 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3942 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3943 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3944 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3945 @code{cc0}.
3946 @end table
3948 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3949 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3950 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3951 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3952 descriptive text.
3954 @table @code
3955 @findex REG_DEP_TRUE
3956 @item REG_DEP_TRUE
3957 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3959 @findex REG_DEP_OUTPUT
3960 @item REG_DEP_OUTPUT
3961 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3963 @findex REG_DEP_ANTI
3964 @item REG_DEP_ANTI
3965 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3967 @end table
3969 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3970 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn.
3972 @table @code
3973 @findex REG_BR_PROB
3974 @item REG_BR_PROB
3975 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3976 branch insn according to the profile data.  The note is represented
3977 as an @code{int_list} expression whose integer value is between 0 and
3978 REG_BR_PROB_BASE.  Larger values indicate a higher probability that
3979 the branch will be taken.
3981 @findex REG_BR_PRED
3982 @item REG_BR_PRED
3983 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3984 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3985 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3987 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3988 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3989 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3990 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3991 the pattern is either complex or misleading.
3992 @end table
3994 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3995 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3997 @findex insn_list
3998 @findex expr_list
3999 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
4000 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
4001 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
4002 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
4003 ordinary way as an expression.
4005 @node Calls
4006 @section RTL Representation of Function-Call Insns
4007 @cindex calling functions in RTL
4008 @cindex RTL function-call insns
4009 @cindex function-call insns
4011 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
4012 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
4013 RTL expression code, @code{call}.
4015 @cindex @code{call} usage
4016 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4018 @smallexample
4019 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4020 @end smallexample
4022 @noindent
4023 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4024 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4025 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4026 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4027 subroutine.
4029 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4030 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4031 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4033 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4034 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4035 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4036 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4038 @smallexample
4039 (set (reg:@var{m} @var{r})
4040      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4041 @end smallexample
4043 @noindent
4044 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4045 appropriate register receives a useful value in this insn.
4047 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4048 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4049 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4050 same RTL form as a call that returns nothing.
4052 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4053 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4054 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4055 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4056 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4057 if the call instruction requires some register other than the stack
4058 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4059 subexpression should mention that register.
4061 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4062 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4063 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4064 calls, to modify all of memory.
4066 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4067 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4068 function.  Similarly, if registers other than those in
4069 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4070 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4071 indicate which registers.
4073 @node Sharing
4074 @section Structure Sharing Assumptions
4075 @cindex sharing of RTL components
4076 @cindex RTL structure sharing assumptions
4078 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4079 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4080 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4081 object of a certain kind appears in more than one place in the
4082 containing structure.
4084 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4085 objects that describe global variables and external functions,
4086 and a few standard objects such as small integer constants,
4087 no RTL objects are common to two functions.
4089 @itemize @bullet
4090 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4091 @item
4092 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4093 and therefore only a single machine mode.
4095 @cindex symbolic label
4096 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4097 @item
4098 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4099 referring to it.
4101 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4102 @item
4103 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4105 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4106 @item
4107 There is only one @code{pc} expression.
4109 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4110 @item
4111 There is only one @code{cc0} expression.
4113 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4114 @item
4115 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4116 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4118 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4119 @item
4120 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4121 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4123 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4124 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4125 @item
4126 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4127 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4128 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4129 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4131 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4132 @item
4133 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4134 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4135 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4136 variables are occasionally made.
4138 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4139 @item
4140 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4141 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4142 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4143 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4144 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4145 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4146 vector at all.
4148 @item
4149 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4150 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4151 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4152 side-effects on other insns.
4154 @findex unshare_all_rtl
4155 @item
4156 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4157 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4158 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4159 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4161 @findex copy_rtx_if_shared
4162 @item
4163 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4164 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4165 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4166 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4167 @code{unshare_all_rtl}.
4168 @end itemize
4170 @node Reading RTL
4171 @section Reading RTL
4173 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4174 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4175 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4176 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4177 from the machine description.
4179 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4180 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4181 idea is not feasible.
4183 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4184 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4185 does not contain all the information about the program.
4187 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4188 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4189 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4190 is incomplete.