* java/lang/natString.cc (rehash): Don't bother with memset;
[official-gcc.git] / gcc / rtl.texi
blobf75ffcf1e72bcafc508700cbe9b6aee08fd4736e
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6 @node RTL
7 @chapter RTL Representation
8 @cindex RTL representation
9 @cindex representation of RTL
10 @cindex Register Transfer Language (RTL)
12 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
13 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
14 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
15 describes what the instruction does.
17 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
18 structures that point at other structures, and a textual form that is used
19 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
20 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22 @menu
23 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
24 * RTL Classes::       Categories of RTL expresion objects, and their structure.
25 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
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 bitfields 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 * Insns::             Expression types for entire insns.
40 * Calls::             RTL representation of function call insns.
41 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
42 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
43 @end menu
45 @node RTL Objects
46 @section RTL Object Types
47 @cindex RTL object types
49 @cindex RTL integers
50 @cindex RTL strings
51 @cindex RTL vectors
52 @cindex RTL expression
53 @cindex RTX (See RTL)
54 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
55 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
56 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
57 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
58 @code{rtx}.
60 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal digits.
61 A wide integer is an integral object whose type is @code{HOST_WIDE_INT}
62 (@pxref{Config}); their written form uses decimal digits.
64 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
65 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
66 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
67 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
68 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
69 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
70 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
71 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.  
73 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
74 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
75 The written form of a vector consists of square brackets
76 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
77 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
78 null pointers are used instead.
80 @cindex expression codes
81 @cindex codes, RTL expression
82 @findex GET_CODE
83 @findex PUT_CODE
84 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
85 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
86 also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
87 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
88 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
89 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
91 The expression code determines how many operands the expression contains,
92 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
93 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
94 from its context---from the expression code of the containing expression.
95 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
96 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
97 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
98 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
99 there is one operand, which is to be regarded as a string.
101 Expressions are written as parentheses containing the name of the
102 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
103 of the expression (separated by spaces).
105 Expression code names in the @samp{md} file are written in lower case,
106 but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
107 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
109 @cindex (nil)
110 @cindex nil
111 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
112 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
114 @node RTL Classes
115 @section RTL Classes and Formats
116 @cindex RTL classes
117 @cindex classes of RTX codes
118 @cindex RTX codes, classes of
119 @findex GET_RTX_CLASS
121 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
122 which are represented by single characters.  You can determine the class
123 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
124 Currently, @file{rtx.def} defines these classes:
126 @table @code
127 @item o
128 An RTX code that represents an actual object, such as a register
129 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
130 Constants and basic transforms on objects (@code{ADDRESSOF},
131 @code{HIGH}, @code{LO_SUM}) are also included.  Note that @code{SUBREG}
132 and @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
134 @item <
135 An RTX code for a comparison, such as @code{NE} or @code{LT}.
137 @item 1
138 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
139 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
140 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
142 @item c
143 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
144 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
145 @code{<}.
147 @item 2
148 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
149 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
151 @item b
152 An RTX code for a bitfield operation.  Currently only
153 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
154 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).  @xref{Bit
155 Fields}.
157 @item 3
158 An RTX code for other three input operations.  Currently only
159 @code{IF_THEN_ELSE}.
161 @item i
162 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
163 @code{CALL_INSN}. @xref{Insns}.
165 @item m
166 An RTX code for something that matches in insns, such as
167 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
169 @item a
170 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
171 @code{POST_INC}.
173 @item x
174 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
175 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
176 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
177 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
178 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
179 @end table
181 @cindex RTL format
182 For each expression type @file{rtl.def} specifies the number of
183 contained objects and their kinds, with four possibilities: @samp{e} for
184 expression (actually a pointer to an expression), @samp{i} for integer,
185 @samp{w} for wide integer, @samp{s} for string, and @samp{E} for vector
186 of expressions.  The sequence of letters for an expression code is
187 called its @dfn{format}.  For example, the format of @code{subreg} is
188 @samp{ei}.@refill
190 @cindex RTL format characters
191 A few other format characters are used occasionally:
193 @table @code
194 @item u
195 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
196 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
198 @item n
199 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
200 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
201 @code{note} insn.
203 @item S
204 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
205 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
206 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
207 An omitted string is taken to be the null string.
209 @item V
210 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
211 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
212 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
213 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
215 @item 0
216 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
217 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
218 special ways by small parts of the compiler.
219 @end table
221 There are macros to get the number of operands and the format
222 of an expression code:
224 @table @code
225 @findex GET_RTX_LENGTH
226 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
227 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
229 @findex GET_RTX_FORMAT
230 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
231 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
232 @end table
234 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
235 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
237 @table @code
238 @item 1
239 All codes of this class have format @code{e}.
241 @item <
242 @itemx c
243 @itemx 2
244 All codes of these classes have format @code{ee}.
246 @item b
247 @itemx 3
248 All codes of these classes have format @code{eee}.
250 @item i
251 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
252 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
253 are of class @code{i}.
255 @item o
256 @itemx m
257 @itemx x
258 You can make no assumptions about the format of these codes.
259 @end table
261 @node Accessors
262 @section Access to Operands
263 @cindex accessors
264 @cindex access to operands
265 @cindex operand access
267 @findex XEXP
268 @findex XINT
269 @findex XWINT
270 @findex XSTR
271 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
272 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
273 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
274 (counting from zero).  Thus,@refill
276 @example
277 XEXP (@var{x}, 2)
278 @end example
280 @noindent
281 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
283 @example
284 XINT (@var{x}, 2)
285 @end example
287 @noindent
288 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
289 fashion, would access it as a string.
291 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
292 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
293 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
294 the containing expression.  That is also how you would know how many
295 operands there are.
297 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
298 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
299 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
300 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
301 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
302 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
303 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
304 an expression pointer, which would probably result in a crash when
305 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
306 but this will access memory past the end of the expression with
307 unpredictable results.@refill
309 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
310 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
311 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
312 vector.
314 @table @code
315 @findex XVEC
316 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
317 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
319 @findex XVECLEN
320 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
321 Access the length (number of elements) in the vector which is
322 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
324 @findex XVECEXP
325 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
326 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
327 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX.
329 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
330 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
331 @end table
333 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
334 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
335 to access them.
337 @node Flags
338 @section Flags in an RTL Expression
339 @cindex flags in RTL expression
341 RTL expressions contain several flags (one-bit bitfields) and other
342 values that are used in certain types of expression.  Most often they
343 are accessed with the following macros:
345 @table @code
346 @findex MEM_VOLATILE_P
347 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
348 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}
349 @cindex @samp{/v} in RTL dump
350 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
351 In @code{mem} expressions, nonzero for volatile memory references.
352 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
354 @findex MEM_IN_STRUCT_P
355 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
356 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
357 @cindex @samp{/s} in RTL dump
358 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
359 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
360 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
361 scalar variable or through a pointer to a scalar.  Stored in the
362 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.  If both this flag and
363 MEM_SCALAR_P are clear, then we don't know whether this MEM is in a
364 structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
366 @findex MEM_SCALAR_P
367 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
368 @cindex @code{frame_related}, in@code{mem}
369 @cindex @samp{/f} in RTL dump
370 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
371 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
372 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
373 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
374 to scalar types.  If both this flag and MEM_STRUCT_P are clear, then we
375 don't know whether this MEM is in a structure or not.  Both flags should
376 never be simultaneously set.
378 @findex MEM_ALIAS_SET
379 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
380 In @code{mem} expressions, the alias set to which @var{x} belongs.  If
381 zero, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  If
382 nonzero, @var{x} may only alias objects in the same alias set.  This
383 value is set (in a language-specific manner) by the front-end.  This
384 field is not a bit-field; it is in an integer, found as the second
385 argument to the @code{mem}.
387 @findex REG_LOOP_TEST_P
388 @cindex @code{reg} and @samp{/s}
389 @cindex @code{in_struct}, in @code{reg}
390 @item REG_LOOP_TEST_P
391 In @code{reg} expressions, nonzero if this register's entire life is
392 contained in the exit test code for some loop.  Stored in the
393 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
395 @findex REG_USERVAR_P 
396 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
397 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
398 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
399 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
400 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
401 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
402 @samp{/v}.
404 @cindex @samp{/i} in RTL dump
405 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P 
406 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
407 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
408 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
409 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
410 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
411 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
412 @samp{/i}.
414 The same hard register may be used also for collecting the values of
415 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
416 in this kind of use.
418 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
419 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
420 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
421 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P
422 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
423 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
424 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
425 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
426 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
427 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
428 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
429 printed as @samp{/s}.
431 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
432 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
433 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
434 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
435 Nonzero in a @code{subreg} that has @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero
436 if the object being referenced is kept zero-extended and zero if it
437 is kept sign-extended.  Stored in the @code{unchanging} field and
438 printed as @samp{/u}.
440 @findex RTX_UNCHANGING_P 
441 @cindex @code{reg} and @samp{/u}
442 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
443 @cindex @code{unchanging}, in @code{reg} and @code{mem}
444 @cindex @samp{/u} in RTL dump
445 @item RTX_UNCHANGING_P (@var{x})
446 Nonzero in a @code{reg} or @code{mem} if the value is not changed.
447 (This flag is not set for memory references via pointers to constants.
448 Such pointers only guarantee that the object will not be changed
449 explicitly by the current function.  The object might be changed by
450 other functions or by aliasing.)  Stored in the
451 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
453 @findex RTX_INTEGRATED_P 
454 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}
455 @item RTX_INTEGRATED_P (@var{insn})
456 Nonzero in an insn if it resulted from an in-line function call.
457 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
459 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
460 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
461 Nonzero in an insn or expression which is part of a function prologue
462 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
463 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
464 register to use in place of the frame pointer.
466 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
467 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
468 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
469 register is used that is near enough to the register save area, and the
470 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
471 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
472 instruction that sets this temporary register must be marked as
473 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
475 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
476 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
477 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
478 instruction.  This note should contain a simple expression of the
479 computation performed by this instruction, i.e., one that
480 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
482 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
483 prologues.
485 @findex SYMBOL_REF_USED
486 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
487 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
488 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
489 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
490 once.  Stored in the @code{used} field.
492 @findex SYMBOL_REF_FLAG
493 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
494 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
495 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
496 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
497 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
499 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
500 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
501 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
502 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
503 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
504 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
505 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
507 @findex INSN_DELETED_P 
508 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}
509 @item INSN_DELETED_P (@var{insn})
510 In an insn, nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
511 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
513 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
514 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
515 @cindex @code{unchanging}, in @code{insn}
516 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{insn})
517 In an @code{insn} in the delay slot of a branch insn, indicates that an
518 annulling branch should be used.  See the discussion under
519 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and printed
520 as @samp{/u}.
522 @findex INSN_FROM_TARGET_P
523 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
524 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
525 @cindex @samp{/s} in RTL dump
526 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{insn})
527 In an @code{insn} in a delay slot of a branch, indicates that the insn
528 is from the target of the branch.  If the branch insn has
529 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
530 the branch is taken.  For annulled branches with
531 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
532 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
533 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
534 field and printed as @samp{/s}.
536 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P 
537 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
538 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
539 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
540 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
541 function's ``constants pool''.  These are addresses close to the
542 beginning of the function, and GNU CC assumes they can be addressed
543 directly (perhaps with the help of base registers).  Stored in the
544 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
546 @findex CONST_CALL_P
547 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
548 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
549 @item CONST_CALL_P (@var{x})
550 In a @code{call_insn}, indicates that the insn represents a call to a const
551 function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
553 @findex LABEL_PRESERVE_P
554 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
555 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label}
556 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
557 In a @code{code_label}, indicates that the label can never be deleted.
558 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
559 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
561 @findex SCHED_GROUP_P
562 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
563 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
564 @item SCHED_GROUP_P (@var{insn})
565 During instruction scheduling, in an insn, indicates that the previous insn
566 must be scheduled together with this insn.  This is used to ensure that
567 certain groups of instructions will not be split up by the instruction
568 scheduling pass, for example, @code{use} insns before a @code{call_insn} may
569 not be separated from the @code{call_insn}.  Stored in the @code{in_struct}
570 field and printed as @samp{/s}.
571 @end table
573 These are the fields which the above macros refer to:
575 @table @code
576 @findex used
577 @item used
578 Normally, this flag is used only momentarily, at the end of RTL
579 generation for a function, to count the number of times an expression
580 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
581 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
583 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
584 the symbol has already been written.
586 In a @code{reg}, it is used by the leaf register renumbering code to ensure
587 that each register is only renumbered once.
589 @findex volatil
590 @item volatil
591 This flag is used in @code{mem}, @code{symbol_ref} and @code{reg}
592 expressions and in insns.  In RTL dump files, it is printed as
593 @samp{/v}.
595 @cindex volatile memory references
596 In a @code{mem} expression, it is 1 if the memory reference is volatile.
597 Volatile memory references may not be deleted, reordered or combined.
599 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific 
600 purposes.
602 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
603 0 indicates an internal compiler temporary.
605 In an insn, 1 means the insn has been deleted.
607 @findex in_struct
608 @item in_struct
609 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
610 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
611 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
612 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
613 to determine something about possible cases of aliasing.
615 In an insn in the delay slot of a branch, 1 means that this insn is from
616 the target of the branch.
618 During instruction scheduling, in an insn, 1 means that this insn must be
619 scheduled as part of a group together with the previous insn.
621 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
622 contained within the test expression of some loop.
624 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
625 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
627 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
628 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
629 was found.
631 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
632 This is used for labels which are the target of non-local gotos.
634 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
636 @findex unchanging
637 @item unchanging
638 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
639 that the value of the expression never changes.
641 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
642 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
644 In an insn, 1 means that this is an annulling branch.
646 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
647 something in the per-function constants pool.
649 In a @code{call_insn}, 1 means that this instruction is a call to a
650 const function.
652 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
654 @findex integrated
655 @item integrated
656 In some kinds of expressions, including insns, this flag means the
657 rtl was produced by procedure integration.
659 In a @code{reg} expression, this flag indicates the register
660 containing the value to be returned by the current function.  On
661 machines that pass parameters in registers, the same register number
662 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
663 uses.
664 @end table
666 @node Machine Modes
667 @section Machine Modes
668 @cindex machine modes
670 @findex enum machine_mode
671 A machine mode describes a size of data object and the representation used
672 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
673 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
674 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
675 expressions (declarations and types, to be precise).
677 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
678 expression is written after the expression code with a colon to separate
679 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
680 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
681 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
682 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
684 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
685 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
687 @table @code
688 @findex BImode
689 @item BImode
690 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
692 @findex QImode
693 @item QImode
694 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
696 @findex HImode
697 @item HImode
698 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
700 @findex PSImode
701 @item PSImode
702 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
703 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
704 this is the right mode to use for pointers.
706 @findex SImode
707 @item SImode
708 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
710 @findex PDImode
711 @item PDImode
712 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
713 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
714 this is the right mode to use for certain pointers.
716 @findex DImode
717 @item DImode
718 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
720 @findex TImode
721 @item TImode
722 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
724 @findex OImode
725 @item OImode
726 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
728 @findex SFmode
729 @item SFmode
730 ``Single Floating'' mode represents a single-precision (four byte) floating
731 point number.
733 @findex DFmode
734 @item DFmode
735 ``Double Floating'' mode represents a double-precision (eight byte) floating
736 point number.
738 @findex XFmode
739 @item XFmode
740 ``Extended Floating'' mode represents a triple-precision (twelve byte)
741 floating point number.  This mode is used for IEEE extended floating
742 point.  On some systems not all bits within these bytes will actually
743 be used.
745 @findex TFmode
746 @item TFmode
747 ``Tetra Floating'' mode represents a quadruple-precision (sixteen byte)
748 floating point number.
750 @findex CCmode
751 @item CCmode
752 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
753 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
754 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
755 the condition code.  These modes are not used on machines that use
756 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
758 @findex BLKmode
759 @item BLKmode
760 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
761 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
762 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
763 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL.
765 @findex VOIDmode
766 @item VOIDmode
767 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
768 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
769 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
770 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
771 the absence of any mode.
773 @findex SCmode
774 @findex DCmode
775 @findex XCmode
776 @findex TCmode
777 @item SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
778 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
779 point values.  The floating point values are in @code{SFmode},
780 @code{DFmode}, @code{XFmode}, and @code{TFmode}, respectively.
782 @findex CQImode
783 @findex CHImode
784 @findex CSImode
785 @findex CDImode
786 @findex CTImode
787 @findex COImode
788 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
789 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
790 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
791 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
792 respectively.
793 @end table
795 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
796 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
797 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
799 The only modes which a machine description @i{must} support are
800 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
801 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
802 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
803 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
804 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
805 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
806 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
808 @cindex mode classes
809 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
810 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
811 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
812 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
813 mode classes are:
815 @table @code
816 @findex MODE_INT
817 @item MODE_INT
818 Integer modes.  By default these are @code{QImode}, @code{HImode},
819 @code{SImode}, @code{DImode}, and @code{TImode}.
821 @findex MODE_PARTIAL_INT
822 @item MODE_PARTIAL_INT
823 The ``partial integer'' modes, @code{PSImode} and @code{PDImode}.
825 @findex MODE_FLOAT
826 @item MODE_FLOAT
827 floating point modes.  By default these are @code{SFmode}, @code{DFmode},
828 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
830 @findex MODE_COMPLEX_INT
831 @item MODE_COMPLEX_INT
832 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
834 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
835 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
836 Complex floating point modes.  By default these are @code{SCmode},
837 @code{DCmode}, @code{XCmode}, and @code{TCmode}.
839 @findex MODE_FUNCTION
840 @item MODE_FUNCTION
841 Algol or Pascal function variables including a static chain.
842 (These are not currently implemented).
844 @findex MODE_CC
845 @item MODE_CC
846 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
847 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
848 also see @ref{Condition Code}.
850 @findex MODE_RANDOM
851 @item MODE_RANDOM
852 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
853 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
854 @code{MODE_RANDOM}.
855 @end table
857 Here are some C macros that relate to machine modes:
859 @table @code
860 @findex GET_MODE
861 @item GET_MODE (@var{x})
862 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
864 @findex PUT_MODE
865 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
866 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
868 @findex NUM_MACHINE_MODES
869 @item NUM_MACHINE_MODES
870 Stands for the number of machine modes available on the target
871 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
872 machine mode.
874 @findex GET_MODE_NAME
875 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
876 Returns the name of mode @var{m} as a string.
878 @findex GET_MODE_CLASS
879 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
880 Returns the mode class of mode @var{m}.
882 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
883 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
884 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
885 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
887 @findex GET_MODE_SIZE
888 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
889 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
891 @findex GET_MODE_BITSIZE
892 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
893 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
895 @findex GET_MODE_MASK
896 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
897 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
898 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
899 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
901 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
902 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
903 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
905 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
906 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
907 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
908 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
909 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
910 part.
912 @findex GET_MODE_NUNITS
913 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
914 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
915 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
917 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
918 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
919 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
920 @end table
922 @findex byte_mode
923 @findex word_mode
924 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
925 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
926 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
927 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
929 @node Constants
930 @section Constant Expression Types
931 @cindex RTL constants
932 @cindex RTL constant expression types
934 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
936 @table @code
937 @findex const_int
938 @item (const_int @var{i})
939 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
940 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
941 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
943 @findex const0_rtx
944 @findex const1_rtx
945 @findex const2_rtx
946 @findex constm1_rtx
947 There is only one expression object for the integer value zero; it is
948 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
949 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
950 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
951 only expression for integer value negative one is found in
952 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
953 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
954 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
955 @code{constm1_rtx} as appropriate.@refill
957 @findex const_true_rtx
958 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
959 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
960 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
961 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
962 @code{STORE_FLAG_VALUE} is -1, @code{const_true_rtx} and
963 @code{constm1_rtx} will point to the same object.@refill
965 @findex const_double
966 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
967 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
968 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
969 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GNU CC
970 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
971 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
973 @findex CONST_DOUBLE_MEM
974 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
975 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
976 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
977 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
978 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
979 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
980 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
981 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
982 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.@refill
984 @findex CONST_DOUBLE_LOW
985 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
986 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
987 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
989 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
990 the number of integers used to store the value depends on the size of
991 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Cross-compilation}).  The integers
992 represent a floating point number, but not precisely in the target
993 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
994 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
995 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
997 @findex CONST0_RTX
998 @findex CONST1_RTX
999 @findex CONST2_RTX
1000 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1001 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1002 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  Otherwise, it returns a
1003 @code{CONST_DOUBLE} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1004 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1005 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.
1007 @findex const_string
1008 @item (const_string @var{str})
1009 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1010 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1011 strings in C are placed in memory.
1013 @findex symbol_ref
1014 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1015 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1016 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1017 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1018 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1019 with @samp{_}.
1021 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1022 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1024 @findex label_ref
1025 @item (label_ref @var{label})
1026 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1027 operand, an expression, which must be a @code{code_label} that appears
1028 in the instruction sequence to identify the place where the label
1029 should go.
1031 The reason for using a distinct expression type for code label
1032 references is so that jump optimization can distinguish them.
1034 @item (const:@var{m} @var{exp})
1035 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1036 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1037 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1038 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1039 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1040 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1042 @var{m} should be @code{Pmode}.
1044 @findex high
1045 @item (high:@var{m} @var{exp})
1046 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1047 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1048 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1049 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1050 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1051 reference a global memory location.
1053 @var{m} should be @code{Pmode}.
1054 @end table
1056 @node Regs and Memory
1057 @section Registers and Memory
1058 @cindex RTL register expressions
1059 @cindex RTL memory expressions
1061 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1062 registers and to main memory.
1064 @table @code
1065 @findex reg
1066 @cindex hard registers
1067 @cindex pseudo registers
1068 @item (reg:@var{m} @var{n})
1069 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1070 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1071 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1072 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1073 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1074 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1075 registers or into memory references.
1077 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1078 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1079 For example, a register may contain a full word but there may be
1080 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1081 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1082 various precisions.
1084 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1085 the mode must always be specified.
1087 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1088 description, since the number of hard registers on the machine is an
1089 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1090 all of the machine registers must be general registers.  All the
1091 machine registers that can be used for storage of data are given
1092 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1093 instructions or can hold only certain types of data.
1095 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1096 function, but each pseudo register is given a natural mode
1097 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1098 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1099 expression is used.
1101 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1102 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1103 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1104 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1105 with the specified one.
1107 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1108 represented by a unique @code{reg} expression.
1110 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1111 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1112 Some pseudo register numbers, those within the range of
1113 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1114 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1115 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1116 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1117 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1119 @table @code
1120 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1121 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1122 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1123 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1124 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1125 registers.
1127 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1128 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1129 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1130 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1131 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1133 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1134 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1135 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1136 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1137 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1138 first variable on the stack.
1140 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1141 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1142 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1143 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1144 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1146 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1147 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1148 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1149 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1150 memory desired.
1152 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1153 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1154 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1155 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1157 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1158 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1159 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1160 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1161 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1163 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1164 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1165 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1166 @end table
1168 @findex subreg
1169 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{wordnum})
1170 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1171 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1172 a multi-word @code{reg} that actually refers to several registers.
1174 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1175 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1176 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1177 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1178 such a case, @var{wordnum} is zero.
1180 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1181 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1182 are in @var{m}.
1184 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1185 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1186 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1187 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1188 that paradoxical references are only made to hard registers.
1190 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1191 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1192 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1193 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1194 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1195 @var{wordnum} that says which register.
1197 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1198 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1199 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1200 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1201 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1203 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1204 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1205 that word number zero is the most significant part; otherwise, it is
1206 the least significant part.
1208 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1209 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1210 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1211 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1212 they had the same endianness as integer values.  This works because
1213 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1214 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1215 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1217 @cindex combiner pass
1218 @cindex reload pass
1219 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1220 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1221 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1222 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1223 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1224 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1225 which replaced a pseudo register.
1227 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1228 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1229 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1230 floating value.
1232 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1233 hard register when less registers can hold the value than would be
1234 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1235 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1236 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1237 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1238 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1239 expressions such as these from being formed.
1241 @findex SUBREG_REG
1242 @findex SUBREG_WORD
1243 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed 
1244 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1245 accessed with the @code{SUBREG_WORD} macro.
1247 @findex scratch
1248 @cindex scratch operands
1249 @item (scratch:@var{m})
1250 This represents a scratch register that will be required for the
1251 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1252 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1253 the reload pass.
1255 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1256 (@pxref{Side Effects}).
1258 @findex cc0
1259 @cindex condition code register
1260 @item (cc0)
1261 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1262 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1264 @itemize @bullet
1265 @item
1266 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1267 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1269 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1270 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1271 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1272 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1274 @item
1275 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1276 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1277 which comparison instructions must specify the condition to test.
1279 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1280 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1281 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1282 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1283 @end itemize
1285 @findex cc0_rtx
1286 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1287 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1288 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1290 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1291 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1292 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1293 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1294 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1295 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1296 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1297 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1299 On some machines, the condition code register is given a register number
1300 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1301 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1302 condition code.  Other machines store condition codes in general
1303 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1305 Some machines, such as the Sparc and RS/6000, have two sets of
1306 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1307 condition code.  This is best handled by normally generating the
1308 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1309 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1310 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1311 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1313 @findex pc
1314 @item (pc)
1315 @cindex program counter
1316 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1317 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1318 certain specific contexts in jump instructions.
1320 @findex pc_rtx
1321 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1322 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1323 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1325 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1326 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL.
1328 @findex mem
1329 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1330 This RTX represents a reference to main memory at an address
1331 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1332 a unit of memory is accessed. @var{alias} specifies an alias set for the
1333 reference. In general two items are in different alias sets if they cannot
1334 reference the same memory address.
1336 @findex addressof
1337 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1338 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1339 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1340 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1341 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1342 expression for the address of its stack slot.
1343 @end table
1345 @node Arithmetic
1346 @section RTL Expressions for Arithmetic
1347 @cindex arithmetic, in RTL
1348 @cindex math, in RTL
1349 @cindex RTL expressions for arithmetic
1351 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1352 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1353 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1354 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1356 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1357 second operand.
1359 @table @code
1360 @findex plus
1361 @cindex RTL addition
1362 @cindex RTL sum
1363 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1364 Represents the sum of the values represented by @var{x} and @var{y}
1365 carried out in machine mode @var{m}. 
1367 @findex lo_sum
1368 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1369 Like @code{plus}, except that it represents that sum of @var{x} and the
1370 low-order bits of @var{y}.  The number of low order bits is
1371 machine-dependent but is normally the number of bits in a @code{Pmode}
1372 item minus the number of bits set by the @code{high} code
1373 (@pxref{Constants}).
1375 @var{m} should be @code{Pmode}.
1377 @findex minus
1378 @cindex RTL subtraction
1379 @cindex RTL difference
1380 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1381 Like @code{plus} but represents subtraction.
1383 @findex ss_plus
1384 @cindex RTL addition with signed saturation
1385 @item (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1387 Like @code{plus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1389 @findex us_plus
1390 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1391 @item (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1393 Like @code{plus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1395 @findex ss_minus
1396 @cindex RTL addition with signed saturation
1397 @item (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1399 Like @code{minus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1401 @findex us_minus
1402 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1403 @item (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1405 Like @code{minus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1407 @findex compare
1408 @cindex RTL comparison
1409 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1410 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1411 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1412 infinite precision.
1414 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1415 However, they can pretend to do so when only the sign of the
1416 result will be used, which is the case when the result is stored
1417 in the condition code.   And that is the only way this kind of expression
1418 may validly be used: as a value to be stored in the condition codes.
1420 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y},
1421 but instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)}
1422 is used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1423 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.
1425 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1426 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1427 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1428 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1429 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1430 be @code{VOIDmode}.
1432 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1433 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.  
1435 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1436 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1437 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1438 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1439 still known.
1441 @findex neg
1442 @item (neg:@var{m} @var{x})
1443 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1444 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1446 @findex mult
1447 @cindex multiplication
1448 @cindex product
1449 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1450 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1451 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1453 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1454 than the operands.  Write the pattern for this as
1456 @example
1457 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1458 @end example
1460 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1461 not be the same.
1463 Write patterns for unsigned widening multiplication similarly using
1464 @code{zero_extend}.
1466 @findex div
1467 @cindex division
1468 @cindex signed division
1469 @cindex quotient
1470 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1471 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1472 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1473 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1474 quotient.
1476 Some machines have division instructions in which the operands and
1477 quotient widths are not all the same; you should represent 
1478 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1480 @example
1481 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1482 @end example
1484 @findex udiv
1485 @cindex unsigned division
1486 @cindex division
1487 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1488 Like @code{div} but represents unsigned division.
1490 @findex mod
1491 @findex umod
1492 @cindex remainder
1493 @cindex division
1494 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1495 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1496 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1497 the quotient.
1499 @findex smin
1500 @findex smax
1501 @cindex signed minimum
1502 @cindex signed maximum
1503 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1504 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1505 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1506 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1508 @findex umin
1509 @findex umax
1510 @cindex unsigned minimum and maximum
1511 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1512 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1513 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1514 integers.
1516 @findex not
1517 @cindex complement, bitwise
1518 @cindex bitwise complement
1519 @item (not:@var{m} @var{x})
1520 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1521 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1523 @findex and
1524 @cindex logical-and, bitwise
1525 @cindex bitwise logical-and
1526 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1527 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1528 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1529 a fixed-point machine mode.
1531 @findex ior
1532 @cindex inclusive-or, bitwise
1533 @cindex bitwise inclusive-or
1534 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1535 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1536 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1537 fixed-point mode.
1539 @findex xor
1540 @cindex exclusive-or, bitwise
1541 @cindex bitwise exclusive-or
1542 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1543 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1544 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1545 fixed-point mode.
1547 @findex ashift
1548 @cindex left shift
1549 @cindex shift
1550 @cindex arithmetic shift
1551 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1552 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1553 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1554 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1555 mode is determined by the mode called for in the machine description
1556 entry for the left-shift instruction.  For example, on the Vax, the mode
1557 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1559 @findex lshiftrt
1560 @cindex right shift
1561 @findex ashiftrt
1562 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1563 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1564 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1565 these two operations are distinct.
1567 @findex rotate
1568 @cindex rotate 
1569 @cindex left rotate
1570 @findex rotatert
1571 @cindex right rotate
1572 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1573 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1574 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1575 use @code{rotate}.
1577 @findex abs
1578 @cindex absolute value
1579 @item (abs:@var{m} @var{x})
1580 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1582 @findex sqrt
1583 @cindex square root
1584 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1585 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1586 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1588 @findex ffs
1589 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1590 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1591 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1592 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1593 depending on the target machine, various mode combinations may be
1594 valid.
1595 @end table
1597 @node Comparisons
1598 @section Comparison Operations
1599 @cindex RTL comparison operations
1601 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
1602 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
1603 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
1604 if the relation holds, or zero if it does not.  The mode of the
1605 comparison operation is independent of the mode of the data being
1606 compared.  If the comparison operation is being tested (e.g., the first
1607 operand of an @code{if_then_else}), the mode must be @code{VOIDmode}.
1608 If the comparison operation is producing data to be stored in some
1609 variable, the mode must be in class @code{MODE_INT}.  All comparison
1610 operations producing data must use the same mode, which is
1611 machine-specific.
1613 @cindex condition codes
1614 There are two ways that comparison operations may be used.  The
1615 comparison operators may be used to compare the condition codes
1616 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
1617 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
1618 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
1619 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
1620 code; only @code{note} insns may separate them.
1622 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
1623 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
1624 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
1625 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
1626 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
1627 constant folding.
1629 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
1630 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
1631 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
1632 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
1633 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
1634 in case it exists in the context of the particular insn involved.
1636 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
1637 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
1638 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
1639 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than -1 but not
1640 unsigned greater-than, because -1 when regarded as unsigned is actually
1641 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
1643 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
1644 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
1646 @table @code
1647 @findex eq
1648 @cindex equal
1649 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
1650 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
1651 are equal, otherwise 0.
1653 @findex ne
1654 @cindex not equal
1655 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
1656 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
1657 are not equal, otherwise 0.
1659 @findex gt
1660 @cindex greater than
1661 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
1662 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
1663 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
1665 @findex gtu
1666 @cindex greater than
1667 @cindex unsigned greater than
1668 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
1669 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
1671 @findex lt
1672 @cindex less than
1673 @findex ltu
1674 @cindex unsigned less than
1675 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
1676 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
1677 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
1679 @findex ge
1680 @cindex greater than
1681 @findex geu
1682 @cindex unsigned greater than
1683 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
1684 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
1685 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
1687 @findex le
1688 @cindex less than or equal
1689 @findex leu
1690 @cindex unsigned less than
1691 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
1692 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
1693 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
1695 @findex if_then_else
1696 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
1697 This is not a comparison operation but is listed here because it is
1698 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
1699 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
1700 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
1701 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
1703 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
1704 to express conditional jumps.
1706 @findex cond
1707 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
1708 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
1709 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
1710 the @var{value} corresponding to the first non-zero test, or @var{default} if
1711 none of the tests are non-zero expressions.
1713 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
1714 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
1715 @end table
1717 @node Bit Fields
1718 @section Bit Fields
1719 @cindex bit fields
1721 Special expression codes exist to represent bitfield instructions.
1722 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
1723 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
1724 into the specified bit field.
1726 @table @code
1727 @findex sign_extract
1728 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
1729 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1730 This represents a reference to a sign-extended bit field contained or
1731 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit field
1732 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
1733 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
1734 @var{pos} counts from.
1736 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
1737 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
1738 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
1739 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
1740 which is the default if none is specified.
1742 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
1743 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
1745 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
1746 @var{loc} if it were a register.
1748 @findex zero_extract
1749 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1750 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
1751 bit field.  The same sequence of bits are extracted, but they
1752 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
1753 @end table
1755 @node Vector Operations
1756 @section Vector Operations
1757 @cindex vector operations
1759 All normal rtl expressions can be used with vector modes; they are
1760 interpreted as operating on each part of the vector independently.
1761 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
1762 operations.
1764 @table @code
1765 @findex vec_merge
1766 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
1767 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
1768 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
1769 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
1770 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
1771 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
1772 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
1774 @findex vec_select
1775 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
1776 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
1777 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
1778 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
1779 number of the source subpart that should be stored into it.
1781 @findex vec_concat
1782 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
1783 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
1784 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
1785 the two inputs.
1787 @findex vec_const
1788 @item (vec_const:@var{m} @var{subparts})
1789 This describes a constant vector.  @var{subparts} is a @code{parallel} that
1790 contains a constant for each of the subparts of the vector.
1792 @findex vec_duplicate
1793 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
1794 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
1795 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
1796 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
1797 of the number of input parts.
1799 @end table
1801 @node Conversions
1802 @section Conversions
1803 @cindex conversions
1804 @cindex machine mode conversions
1806 All conversions between machine modes must be represented by
1807 explicit conversion operations.  For example, an expression
1808 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
1809 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
1810 operation requires two operands of the same machine mode.
1811 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
1812 operation, as in
1814 @example
1815 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
1816 @end example
1818 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
1819 may be more than one way of converting from a given starting mode
1820 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
1821 to do it.
1823 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
1824 because the mode in which to do the conversion would not be known.
1825 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
1826 must be placed into a register.
1828 @table @code
1829 @findex sign_extend
1830 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
1831 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
1832 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1833 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1835 @findex zero_extend
1836 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
1837 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
1838 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1839 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1841 @findex float_extend
1842 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
1843 Represents the result of extending the value @var{x}
1844 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1845 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
1847 @findex truncate
1848 @item (truncate:@var{m} @var{x})
1849 Represents the result of truncating the value @var{x}
1850 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1851 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
1853 @findex ss_truncate
1854 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
1855 Represents the result of truncating the value @var{x}
1856 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
1857 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
1858 modes.
1860 @findex us_truncate
1861 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
1862 Represents the result of truncating the value @var{x}
1863 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
1864 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
1865 modes.
1867 @findex float_truncate
1868 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
1869 Represents the result of truncating the value @var{x}
1870 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1871 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
1873 @findex float
1874 @item (float:@var{m} @var{x})
1875 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1876 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
1878 @findex unsigned_float
1879 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
1880 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1881 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
1883 @findex fix
1884 @item (fix:@var{m} @var{x})
1885 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
1886 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
1887 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
1888 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
1890 @findex unsigned_fix
1891 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
1892 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
1893 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
1894 is not specified.
1896 @findex fix
1897 @item (fix:@var{m} @var{x})
1898 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
1899 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
1900 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
1901 towards zero.
1902 @end table
1904 @node RTL Declarations
1905 @section Declarations
1906 @cindex RTL declarations
1907 @cindex declarations, RTL
1909 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
1910 but rather state assertions about their operands.
1912 @table @code
1913 @findex strict_low_part
1914 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
1915 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
1916 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
1917 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
1918 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
1920 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
1921 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
1922 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
1923 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
1924 register when @var{m} is less than a word.
1925 @end table
1927 @node Side Effects
1928 @section Side Effect Expressions
1929 @cindex RTL side effect expressions
1931 The expression codes described so far represent values, not actions.
1932 But machine instructions never produce values; they are meaningful
1933 only for their side effects on the state of the machine.  Special
1934 expression codes are used to represent side effects.
1936 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
1937 the codes described above, which represent values, appear only as
1938 the operands of these.
1940 @table @code
1941 @findex set
1942 @item (set @var{lval} @var{x})
1943 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
1944 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
1945 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg}
1946 or @code{strict_low_part}), @code{mem}, @code{pc}, @code{parallel}, or
1947 @code{cc0}.@refill
1949 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
1950 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.@refill
1952 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
1953 width of the register, then it means that the part of the register
1954 specified by the machine mode is given the specified value and the
1955 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
1956 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
1957 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
1958 an undefined way.
1960 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a @code{subreg}, then the
1961 part of the register specified by the machine mode of the
1962 @code{subreg} is given the value @var{x} and the rest of the register
1963 is not changed.@refill
1965 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
1966 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
1967 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
1968 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
1969 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
1970 Use the former expression to save space during the compilation.
1972 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
1973 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
1974 of the @code{paralllel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
1975 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
1976 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
1977 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
1978 is also passed partly in memory.
1980 @cindex jump instructions and @code{set}
1981 @cindex @code{if_then_else} usage
1982 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
1983 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
1984 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
1985 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
1986 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
1987 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
1988 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
1989 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
1990 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
1991 branch tables.@refill
1993 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
1994 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
1995 valid for the mode of @var{lval}.
1997 @findex SET_DEST
1998 @findex SET_SRC
1999 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and 
2000 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2002 @findex return
2003 @item (return)
2004 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2005 current function, on machines where this can be done with one
2006 instruction, such as Vaxes.  On machines where a multi-instruction
2007 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2008 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2009 the @code{return} expression code is never used.
2011 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2012 placed in @code{pc} to return to the caller.
2014 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2015 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2017 @findex call
2018 @item (call @var{function} @var{nargs})
2019 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2020 whose address is the address of the function to be called.
2021 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2022 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2023 others, it represents the number of argument registers.
2025 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2026 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2027 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2028 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2029 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2030 addressed.
2032 @findex clobber
2033 @item (clobber @var{x})
2034 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2035 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2036 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2038 One place this is used is in string instructions that store standard
2039 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2040 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2041 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2042 attempt to keep data in them across the string instruction.
2044 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))}, it means that all memory
2045 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2046 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2048 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2049 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2050 default to clobber these registers, so there is no need to use
2051 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2052 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2053 unless the function is declared @code{const}.
2055 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2056 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2057 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2058 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2059 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2061 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2062 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2063 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2064 a combined instruction might require a temporary register while the
2065 constituent instructions might not.
2067 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2068 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2069 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2070 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2071 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2072 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2073 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2074 latter two cases, GNU CC will allocate a hard register that is available
2075 there for use as a temporary.
2077 For instructions that require a temporary register, you should use
2078 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2079 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2080 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2081 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2082 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE.
2084 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2085 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2086 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2087 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2089 @findex use
2090 @item (use @var{x})
2091 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2092 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2093 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2094 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2095 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2097 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2098 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2099 of a special register will modify the behaviour of the instruction.
2100 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2101 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2102 of a special control register:
2104 @example
2105 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3) (reg:SI 4)] 0))
2106            (use (reg:SI 1))])
2107 @end example
2109 @noindent
2111 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2112 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2113 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2114 if register 1 changes in between.
2116 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2117 that the register is live.  You should think twice before adding
2118 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2119 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2120 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2121 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2122 of the whole pattern is variable, such as @samp{movstr@var{m}} or
2123 @samp{call} patterns.
2125 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2126 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2127 before the reload phase exits.
2129 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2130 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2131 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2132 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2133 phase exits.
2135 @findex parallel
2136 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2137 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2138 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2139 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2140 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2141 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.@refill
2143 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2144 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2145 performed.  For example,
2147 @example
2148 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2149            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2150 @end example
2152 @noindent
2153 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2154 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2155 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2156 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2158 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2159 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2160 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2161 instruction this way:
2163 @example
2164 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2165            (set (pc) (if_then_else
2166                         (eq (cc0) (const_int 0))
2167                         (label_ref @dots{})
2168                         (pc)))])
2169 @end example
2171 @noindent
2172 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2173 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2174 new value that is set by this instruction.
2176 @cindex peephole optimization, RTL representation
2177 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2178 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2179 whose elements are the operands needed to output the resulting
2180 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2181 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2182 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2183 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2184 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2186 @findex sequence
2187 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2188 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2189 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2190 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2191 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2193 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2194 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2195 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2196 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2197 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2198 @code{sequence} is forgotten.
2200 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2201 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2202 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2203 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2205 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2206 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2207 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2208 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2209 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2210 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2211 @xref{Delay Slots}.
2212 @end table
2214 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2215 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2216 effects as such:
2218 @table @code
2219 @findex asm_input
2220 @item (asm_input @var{s})
2221 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2223 @findex unspec
2224 @findex unspec_volatile
2225 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2226 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2227 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2228 selects between multiple machine-specific operations.
2229 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2230 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2232 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2233 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2235 @findex addr_vec
2236 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2237 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2238 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2239 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2240 @code{Pmode}.
2242 @findex addr_diff_vec
2243 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2244 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2245 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2246 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2247 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2248 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2249 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2250 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2251 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.@refill
2252 @end table
2254 @node Incdec
2255 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2256 @cindex RTL preincrement
2257 @cindex RTL postincrement
2258 @cindex RTL predecrement
2259 @cindex RTL postdecrement
2261 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2263 @table @code
2264 @findex pre_dec
2265 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2266 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2267 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2268 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2269 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2270 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2271 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2272 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2273 example of its use:@refill
2275 @example
2276 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2277 @end example
2279 @noindent
2280 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2281 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2283 @findex pre_inc
2284 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2285 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2287 @findex post_dec
2288 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2289 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2290 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2291 being decremented.
2293 @findex post_inc
2294 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2295 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2297 @findex post_modify
2298 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2300 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2301 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2302 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2303 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2304 The amount @var{x} is decremented by is the length in bytes of the
2305 machine mode of the containing memory reference of which this expression
2306 serves as the address.  Note that this is not currently implemented.
2308 The expression @var{y} must be one of three forms:
2309 @table @code
2310 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2311 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2312 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2313 @end table
2314 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2316 Here is an example of its use:@refill
2318 @example
2319 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42) (reg:SI 48))))
2320 @end example
2322 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2323 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2325 @findex post_modify
2326 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2327 Similar except side effects happen before the use.
2328 @end table
2330 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2331 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2332 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2333 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2334 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2335 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2337 If a register used as the operand of these expressions is used in
2338 another address in an insn, the original value of the register is used.
2339 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2340 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2341 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2342 as ambiguous and disallowed.
2344 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2345 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2346 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2347 done because machines that allow these operations at all typically
2348 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2349 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2350 in the machine description.
2352 @node Assembler
2353 @section Assembler Instructions as Expressions
2354 @cindex assembler instructions in RTL
2356 @cindex @code{asm_operands}, usage
2357 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2358 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2359 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2360 a single output operand, like this:
2362 @smallexample
2363 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2364 @end smallexample
2366 @noindent
2367 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2368 the value that is stored in @code{outputvar}:
2370 @smallexample
2371 (set @var{rtx-for-outputvar}
2372      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2373                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2374                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2375                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2376 @end smallexample
2378 @noindent
2379 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2380 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2381 output operand among the output operands specified, a vector of input
2382 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2383 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2384 @code{*z}.
2386 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2387 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2388 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2389 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2390 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2391 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2393 @node Insns
2394 @section Insns
2395 @cindex insns
2397 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2398 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2399 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2400 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2401 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2402 declarative information.
2404 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2405 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2406 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2407 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2408 these copies will always be identical and will only appear inside a
2409 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2410 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2411 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2412 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2413 always used:
2415 @table @code
2416 @findex INSN_UID
2417 @item INSN_UID (@var{i})
2418 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2420 @findex PREV_INSN
2421 @item PREV_INSN (@var{i})
2422 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2423 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2425 @findex NEXT_INSN
2426 @item NEXT_INSN (@var{i})
2427 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2428 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2429 @end table
2431 @findex get_insns
2432 @findex get_last_insn
2433 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2434 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2435 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2436 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2437 the first insn,
2439 @example
2440 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2441 @end example
2443 @noindent
2444 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2446 @example
2447 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2448 @end example
2450 @noindent
2451 is always true.
2453 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2454 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2455 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2456 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2457 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2458 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2460 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2461 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2462 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2463 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2464 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} is @var{insn} is the last
2465 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2466 to find the containing @code{sequence} expression.@refill
2468 Every insn has one of the following six expression codes:
2470 @table @code
2471 @findex insn
2472 @item insn
2473 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2474 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2475 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2476 should jump or do function calls.
2478 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2479 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2481 @findex jump_insn
2482 @item jump_insn
2483 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2484 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2485 there is an instruction to return from the current function, it is
2486 recorded as a @code{jump_insn}.
2488 @findex JUMP_LABEL
2489 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2490 accessed in the same way and in addition contain a field
2491 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2493 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains the
2494 @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2495 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2496 labels that the insn refers to; the only way to find the others
2497 is to scan the entire body of the insn.
2499 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any labels,
2500 they have zero in the @code{JUMP_LABEL} field.
2502 @findex call_insn
2503 @item call_insn
2504 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2505 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2506 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2507 unpredictably.
2509 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2510 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2511 accessed in the same way and in addition contain a field
2512 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2513 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2514 expressions that denote hard registers used or clobbered by the called
2515 function.  A register specified in a @code{clobber} in this list is
2516 modified @emph{after} the execution of the @code{call_insn}, while a
2517 register in a @code{clobber} in the body of the @code{call_insn} is
2518 clobbered before the insn completes execution.  @code{clobber}
2519 expressions in this list augment registers specified in
2520 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2522 @findex code_label
2523 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2524 @item code_label
2525 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2526 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2527 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2528 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2529 labels in the compilation (not just in the current function).
2530 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2531 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2532 the label number.
2534 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2535 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2536 the label, as a number.
2538 @findex LABEL_NUSES
2539 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2540 phase is completed and contains the number of times this label is
2541 referenced in the current function.
2543 @findex LABEL_ALTERNATE_NAME
2544 The field @code{LABEL_ALTERNATE_NAME} is used to associate a name with
2545 a @code{code_label}.  If this field is defined, the alternate name will
2546 be emitted instead of an internally generated label name.
2548 @findex barrier
2549 @item barrier
2550 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
2551 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
2552 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
2553 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
2554 They contain no information beyond the three standard fields.
2556 @findex note
2557 @findex NOTE_LINE_NUMBER
2558 @findex NOTE_SOURCE_FILE
2559 @item note
2560 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
2561 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
2562 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
2563 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
2565 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
2566 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
2567 that the line came from.  These notes control generation of line
2568 number data in the assembler output.
2570 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
2571 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
2572 must contain a null pointer):
2574 @table @code
2575 @findex NOTE_INSN_DELETED
2576 @item NOTE_INSN_DELETED
2577 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
2578 delete insns by altering them into notes of this kind.
2580 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2581 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
2582 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2583 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
2584 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2585 of a level of scoping of variable names.  They control the output
2586 of debugging information.
2588 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2589 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
2590 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2591 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
2592 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
2593 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
2594 identifies which @code{CODE_LABEL} is associated with the given region.
2596 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
2597 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
2598 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
2599 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
2600 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2601 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
2602 to find loops quickly.
2604 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
2605 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
2606 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
2608 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2609 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2610 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
2611 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
2612 becomes another virtual start of the loop when considering loop
2613 invariants. 
2615 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
2616 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
2617 Appears near the end of the function body, just before the label that
2618 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
2619 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
2620 optimization.
2622 @findex NOTE_INSN_SETJMP
2623 @item NOTE_INSN_SETJMP
2624 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
2625 @end table
2627 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
2628 @end table
2630 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
2631 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
2632 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
2633 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
2634 phases use the mode for various purposes. 
2636 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
2637 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
2638 been processed.
2640 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
2641 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
2642 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction 
2643 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
2644 by later passes, in particular machine-dependant reorg.
2646 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
2647 and @code{call_insn} insns:
2649 @table @code
2650 @findex PATTERN
2651 @item PATTERN (@var{i})
2652 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
2653 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
2654 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
2655 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
2656 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
2657 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
2658 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
2659 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
2661 @findex INSN_CODE
2662 @item INSN_CODE (@var{i})
2663 An integer that says which pattern in the machine description matches
2664 this insn, or -1 if the matching has not yet been attempted.
2666 Such matching is never attempted and this field remains -1 on an insn
2667 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
2668 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
2670 @findex asm_noperands
2671 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
2672 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
2673 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
2674 such insns.
2676 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
2677 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
2678 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
2680 @findex LOG_LINKS
2681 @item LOG_LINKS (@var{i})
2682 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
2683 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
2684 nor a label may come between the related insns.
2686 @findex REG_NOTES
2687 @item REG_NOTES (@var{i})
2688 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
2689 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
2690 information pertaining to the registers used in this insn.
2691 @end table
2693 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
2694 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
2695 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
2696 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
2697 as second operand.  The significant thing about the chain is which
2698 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
2699 expressions).  Their order is not significant.
2701 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
2702 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
2703 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
2704 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
2705 that are used for the first time in this insn.  The instruction
2706 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
2707 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
2708 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
2709 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
2710 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
2711 mode @code{VOIDmode}.
2713 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
2714 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
2715 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
2716 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
2717 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
2718 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
2719 the kind of note.
2721 @findex REG_NOTE_KIND
2722 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
2723 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
2724 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
2725 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
2726 @var{newkind}.
2728 Register notes are of three classes: They may say something about an
2729 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
2730 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
2731 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
2733 These register notes annotate inputs to an insn:
2735 @table @code
2736 @findex REG_DEAD 
2737 @item REG_DEAD
2738 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
2739 value immediately after this insn would not affect the future behavior
2740 of the program.  
2742 This does not necessarily mean that the register @var{op} has no useful
2743 value after this insn since it may also be an output of the insn.  In
2744 such a case, however, a @code{REG_DEAD} note would be redundant and is
2745 usually not present until after the reload pass, but no code relies on
2746 this fact.
2748 @findex REG_INC
2749 @item REG_INC
2750 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
2751 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
2752 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
2753 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
2755 @findex REG_NONNEG
2756 @item REG_NONNEG
2757 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
2758 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
2759 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
2761 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
2762 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
2764 @findex REG_NO_CONFLICT
2765 @item REG_NO_CONFLICT
2766 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
2767 being set by this insn even though it might appear that it does.
2768 In other words, if the destination register and @var{op} could
2769 otherwise be assigned the same register, this insn does not
2770 prevent that assignment.
2772 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
2773 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
2774 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
2775 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
2776 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
2777 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
2778 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
2779 last insns, respectively.
2781 @findex REG_LABEL
2782 @item REG_LABEL
2783 This insn uses @var{op}, a @code{code_label}, but is not a
2784 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
2785 be held in a register.  The presence of this note allows jump
2786 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
2787 optimization to build an accurate flow graph.
2788 @end table
2790 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
2792 @table @code
2793 @findex REG_EQUIV
2794 @findex REG_EQUAL
2795 @item REG_EQUIV
2796 @itemx REG_EQUAL
2797 This note is only valid on an insn that sets only one register and
2798 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
2799 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
2800 value which the insn explicitly copies into the register may look
2801 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
2802 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
2803 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
2804 of the @code{subreg} expression.
2806 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
2807 the entire function, and could validly be replaced in all its
2808 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
2809 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
2810 example, when a constant is loaded into a register that is never
2811 assigned any other value, this kind of note is used.
2813 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
2814 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
2815 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
2816 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
2817 by the stack slot throughout the function.
2819 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
2820 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
2821 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
2822 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
2823 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
2824 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
2825 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
2826 well.  This is used on machines for which the calling convention
2827 allocates stack space for register parameters.  See
2828 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
2830 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
2831 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
2832 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
2833 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
2834 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
2835 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
2836 final value.
2838 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
2839 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
2840 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
2841 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
2842 allocation to indicate that there is an available substitute expression
2843 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
2844 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
2845 insufficient registers are available.
2847 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
2848 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
2849 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
2850 throughout there entire life, which is not detected until later in
2851 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
2852 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
2853 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
2854 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
2855 destination register.
2857 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
2858 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
2859 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
2861 @findex REG_UNUSED
2862 @item REG_UNUSED
2863 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
2864 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
2865 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
2866 These two notes are independent; both may be present for the same
2867 register.
2869 @findex REG_WAS_0
2870 @item REG_WAS_0
2871 The single output of this insn contained zero before this insn.
2872 @var{op} is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if
2873 it is present and @var{op} has not been deleted or turned into a @code{note};
2874 its absence implies nothing.
2875 @end table
2877 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
2878 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
2879 the inverse note pointing back to the first insn.
2881 @table @code
2882 @findex REG_RETVAL
2883 @item REG_RETVAL
2884 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
2885 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
2886 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
2887 for the library call).
2889 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
2890 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
2891 delete such sequences whose results are dead.
2893 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to 
2894 provide the expression being computed by the sequence.
2896 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
2897 accurate or useful.
2899 @findex REG_LIBCALL
2900 @item REG_LIBCALL
2901 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
2902 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
2904 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or 
2905 accurate.
2907 @findex REG_CC_SETTER
2908 @findex REG_CC_USER
2909 @item REG_CC_SETTER
2910 @itemx REG_CC_USER
2911 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
2912 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
2913 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
2914 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
2915 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
2916 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
2917 @code{cc0}.@refill
2918 @end table
2920 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
2921 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
2922 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
2923 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
2924 descriptive text.
2926 @table @code
2927 @findex REG_DEP_ANTI
2928 @item REG_DEP_ANTI
2929 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
2931 @findex REG_DEP_OUTPUT
2932 @item REG_DEP_OUTPUT
2933 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
2934 @end table
2936 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
2937 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
2938 @code{expr_list}.
2940 @table @code
2941 @findex REG_EXEC_COUNT
2942 @item REG_EXEC_COUNT
2943 This is used to indicate the number of times a basic block was executed
2944 according to the profile data.  The note is attached to the first insn in
2945 the basic block.
2947 @findex REG_BR_PROB
2948 @item REG_BR_PROB
2949 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
2950 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
2951 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
2952 probability that the branch will be taken.
2954 @findex REG_BR_PRED
2955 @item REG_BR_PRED
2956 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
2957 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
2958 of the JUMP.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
2960 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
2961 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
2962 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
2963 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
2964 the pattern is either complex or misleading.
2965 @end table
2967 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
2968 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
2970 @findex insn_list
2971 @findex expr_list
2972 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
2973 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
2974 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
2975 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
2976 ordinary way as an expression.
2978 @node Calls
2979 @section RTL Representation of Function-Call Insns
2980 @cindex calling functions in RTL
2981 @cindex RTL function-call insns
2982 @cindex function-call insns
2984 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
2985 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
2986 RTL expression code, @code{call}.
2988 @cindex @code{call} usage
2989 A @code{call} expression has two operands, as follows:
2991 @example
2992 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
2993 @end example
2995 @noindent
2996 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
2997 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
2998 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
2999 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3000 subroutine.
3002 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3003 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3004 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3006 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3007 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3008 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3009 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3011 @example
3012 (set (reg:@var{m} @var{r})
3013      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3014 @end example
3016 @noindent
3017 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3018 appropriate register receives a useful value in this insn.
3020 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3021 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3022 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3023 same RTL form as a call that returns nothing.
3025 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3026 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3027 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3028 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3029 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3030 if the call instruction requires some register other than the stack
3031 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
3032 subexpression should mention that register.
3034 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3035 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3036 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3037 calls, to modify all of memory.
3039 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3040 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3041 function.  Similarly, if registers other than those in
3042 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3043 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3044 indicate which registers.
3046 @node Sharing
3047 @section Structure Sharing Assumptions
3048 @cindex sharing of RTL components
3049 @cindex RTL structure sharing assumptions
3051 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3052 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3053 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3054 object of a certain kind appears in more than one place in the
3055 containing structure.
3057 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3058 objects that describe global variables and external functions,
3059 and a few standard objects such as small integer constants,
3060 no RTL objects are common to two functions.
3062 @itemize @bullet
3063 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3064 @item
3065 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3066 and therefore only a single machine mode.
3068 @cindex symbolic label
3069 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3070 @item
3071 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3072 referring to it.
3074 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3075 @item
3076 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3078 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3079 @item
3080 There is only one @code{pc} expression.
3082 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3083 @item
3084 There is only one @code{cc0} expression.
3086 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3087 @item
3088 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3089 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3091 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3092 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3093 @item
3094 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3095 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3096 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3097 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3099 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3100 @item
3101 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3102 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3103 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3104 variables are occasionally made.
3106 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3107 @item
3108 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3109 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3110 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3111 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3112 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3113 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3114 vector at all.
3116 @item
3117 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3118 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3119 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3120 side-effects on other insns.
3122 @findex unshare_all_rtl
3123 @item
3124 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3125 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3126 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3127 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3129 @findex copy_rtx_if_shared
3130 @item
3131 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3132 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3133 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3134 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3135 @code{unshare_all_rtl}.
3136 @end itemize
3138 @node Reading RTL
3139 @section Reading RTL
3141 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3142 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.
3144 Reading RTL from a file is very slow.  This is not currently a
3145 problem since reading RTL occurs only as part of building the
3146 compiler.
3148 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3149 an interface between a language front end and the bulk of GNU CC.  This
3150 idea is not feasible.
3152 GNU CC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3153 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3154 does not contain all the information about the program.
3156 The proper way to interface GNU CC to a new language front end is with
3157 the ``tree'' data structure.  There is no manual for this data
3158 structure, but it is described in the files @file{tree.h} and
3159 @file{tree.def}.