* combine.c (expand_compound_operation) <ZERO_EXTRACT>: Add
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob606851624321d3a49469c7562e5cd6e7239cf48b
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004
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 expression objects, and their structure.
25 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
26 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
27 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
28 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
29 * Constants::         Expressions with constant values.
30 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
31 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
32 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
33 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
34 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
35 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
36 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
37 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
38 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
39 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
40 * Insns::             Expression types for entire insns.
41 * Calls::             RTL representation of function call insns.
42 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
43 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
44 @end menu
46 @node RTL Objects
47 @section RTL Object Types
48 @cindex RTL object types
50 @cindex RTL integers
51 @cindex RTL strings
52 @cindex RTL vectors
53 @cindex RTL expression
54 @cindex RTX (See RTL)
55 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
56 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
57 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
58 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
59 @code{rtx}.
61 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
62 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
63 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
66 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
67 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
68 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
69 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
70 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
71 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
72 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74 In a machine description, strings are normally written with double
75 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
76 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
77 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
78 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
79 makes the machine description easier to read.
81 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
82 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
83 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
84 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
85 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
86 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
87 need not escape each quote character with a backslash.
89 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
90 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
91 The written form of a vector consists of square brackets
92 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
93 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
94 null pointers are used instead.
96 @cindex expression codes
97 @cindex codes, RTL expression
98 @findex GET_CODE
99 @findex PUT_CODE
100 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
101 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
102 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
103 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
104 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
105 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107 The expression code determines how many operands the expression contains,
108 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
109 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
110 from its context---from the expression code of the containing expression.
111 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
112 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
113 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
114 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
115 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117 Expressions are written as parentheses containing the name of the
118 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
119 of the expression (separated by spaces).
121 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
122 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
123 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125 @cindex (nil)
126 @cindex nil
127 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
128 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130 @node RTL Classes
131 @section RTL Classes and Formats
132 @cindex RTL classes
133 @cindex classes of RTX codes
134 @cindex RTX codes, classes of
135 @findex GET_RTX_CLASS
137 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
138 which are represented by single characters.  You can determine the class
139 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
140 Currently, @file{rtx.def} defines these classes:
142 @table @code
143 @item RTX_OBJ
144 An RTX code that represents an actual object, such as a register
145 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
146 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
147 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149 @item RTX_CONST_OBJ
150 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
151 included in this class.
153 @item RTX_COMPARE
154 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
155 @code{LT}.
157 @item RTX_COMM_COMPARE
158 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
159 or @code{ORDERED}.
161 @item RTX_UNARY
162 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
163 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
164 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166 @item RTX_COMM_ARITH
167 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
168 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
169 @code{<}.
171 @item RTX_BIN_ARITH
172 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
173 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175 @item RTX_BITFIELD_OPS
176 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
177 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
178 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
179 @xref{Bit-Fields}.
181 @item RTX_TERNARY
182 An RTX code for other three input operations.  Currently only
183 @code{IF_THEN_ELSE} and @code{VEC_MERGE}.
185 @item RTX_INSN
186 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
187 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
189 @item RTX_MATCH
190 An RTX code for something that matches in insns, such as
191 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
193 @item RTX_AUTOINC
194 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
195 @code{POST_INC}.
197 @item RTX_EXTRA
198 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
199 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
200 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
201 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
202 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
203 @code{SUBREG} is also part of this class.
204 @end table
206 @cindex RTL format
207 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
208 contained objects and their kinds using a sequence of characters
209 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
210 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
212 @cindex RTL format characters
213 These are the most commonly used format characters:
215 @table @code
216 @item e
217 An expression (actually a pointer to an expression).
219 @item i
220 An integer.
222 @item w
223 A wide integer.
225 @item s
226 A string.
228 @item E
229 A vector of expressions.
230 @end table
232 A few other format characters are used occasionally:
234 @table @code
235 @item u
236 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
237 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
239 @item n
240 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
241 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
242 @code{note} insn.
244 @item S
245 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
246 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
247 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
248 An omitted string is taken to be the null string.
250 @item V
251 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
252 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
253 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
254 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
256 @item B
257 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
259 @item 0
260 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
261 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
262 special ways by small parts of the compiler.
263 @end table
265 There are macros to get the number of operands and the format
266 of an expression code:
268 @table @code
269 @findex GET_RTX_LENGTH
270 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
271 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
273 @findex GET_RTX_FORMAT
274 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
275 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
276 @end table
278 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
279 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
281 @table @code
282 @item 1
283 All codes of this class have format @code{e}.
285 @item <
286 @itemx c
287 @itemx 2
288 All codes of these classes have format @code{ee}.
290 @item b
291 @itemx 3
292 All codes of these classes have format @code{eee}.
294 @item i
295 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
296 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
297 are of class @code{i}.
299 @item o
300 @itemx m
301 @itemx x
302 You can make no assumptions about the format of these codes.
303 @end table
305 @node Accessors
306 @section Access to Operands
307 @cindex accessors
308 @cindex access to operands
309 @cindex operand access
311 @findex XEXP
312 @findex XINT
313 @findex XWINT
314 @findex XSTR
315 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
316 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
317 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
318 (counting from zero).  Thus,
320 @smallexample
321 XEXP (@var{x}, 2)
322 @end smallexample
324 @noindent
325 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
327 @smallexample
328 XINT (@var{x}, 2)
329 @end smallexample
331 @noindent
332 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
333 fashion, would access it as a string.
335 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
336 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
337 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
338 the containing expression.  That is also how you would know how many
339 operands there are.
341 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
342 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
343 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
344 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
345 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
346 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
347 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
348 an expression pointer, which would probably result in a crash when
349 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
350 but this will access memory past the end of the expression with
351 unpredictable results.
353 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
354 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
355 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
356 vector.
358 @table @code
359 @findex XVEC
360 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
361 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
363 @findex XVECLEN
364 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
365 Access the length (number of elements) in the vector which is
366 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
368 @findex XVECEXP
369 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
370 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
371 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
373 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
374 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
375 @end table
377 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
378 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
379 to access them.
381 @node Special Accessors
382 @section Access to Special Operands
383 @cindex access to special operands
385 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
387 @table @code
388 @item MEM
389 @table @code
390 @findex MEM_ALIAS_SET
391 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
392 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
393 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
394 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
395 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
396 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
397 and the back-end makes no such assumptions.
398 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
400 @findex MEM_EXPR
401 @item MEM_EXPR (@var{x})
402 If this register is known to hold the value of some user-level
403 declaration, this is that tree node.  It may also be a
404 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
405 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
406 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
407 object associated with the reference.
409 @findex MEM_OFFSET
410 @item MEM_OFFSET (@var{x})
411 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
413 @findex MEM_SIZE
414 @item MEM_SIZE (@var{x})
415 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
416 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
417 the size is implied by the mode.
419 @findex MEM_ALIGN
420 @item MEM_ALIGN (@var{x})
421 The known alignment in bits of the memory reference.
422 @end table
424 @item REG
425 @table @code
426 @findex ORIGINAL_REGNO
427 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
428 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
429 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
430 register number.
432 @findex REG_EXPR
433 @item REG_EXPR (@var{x})
434 If this register is known to hold the value of some user-level
435 declaration, this is that tree node.
437 @findex REG_OFFSET
438 @item REG_OFFSET (@var{x})
439 If this register is known to hold the value of some user-level
440 declaration, this is the offset into that logical storage.
441 @end table
443 @item SYMBOL_REF
444 @table @code
445 @findex SYMBOL_REF_DECL
446 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
447 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
448 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
449 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
450 and there is no associated front end symbol table entry.
452 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
453 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
454 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
455 front end symbol table entry.
457 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
458 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
459 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
460 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
461 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
463 @table @code
464 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
465 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
466 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
467 Set if the symbol refers to a function.
469 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
470 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
471 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
472 Set if the symbol is local to this ``module''.
473 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
475 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
476 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
477 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
478 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
479 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
481 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
482 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
483 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
484 Set if the symbol is located in the small data section.
485 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
487 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
488 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
489 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
490 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
491 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
492 non-thread-local symbols.
493 @end table
495 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
496 the target's use.
497 @end table
498 @end table
500 @node Flags
501 @section Flags in an RTL Expression
502 @cindex flags in RTL expression
504 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
505 that are used in certain types of expression.  Most often they
506 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
508 @table @code
509 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
510 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
511 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
512 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
513 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
514 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
515 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
516 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
517 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
518 perhaps with the help of base registers.
519 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
521 @findex CONST_OR_PURE_CALL_P
522 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
523 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
524 @item CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
525 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} for notes,
526 indicates that the insn represents a call to a const or pure function.
527 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
529 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
530 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
531 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
532 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
533 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
534 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
535 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
536 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
537 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
538 printed as @samp{/u}.
540 @findex INSN_DELETED_P
541 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
542 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
543 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
544 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
545 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
546 @cindex @code{note} and @samp{/v}
547 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
548 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
549 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
550 @code{barrier}, or @code{note},
551 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
552 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
554 @findex INSN_FROM_TARGET_P
555 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
556 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
557 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
558 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
559 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
560 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
561 slot of a branch, indicates that the insn
562 is from the target of the branch.  If the branch insn has
563 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
564 the branch is taken.  For annulled branches with
565 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
566 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
567 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
568 field and printed as @samp{/s}.
570 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
571 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
572 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
573 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P (@var{x})
574 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
575 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
576 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
578 @findex LABEL_PRESERVE_P
579 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
580 @cindex @code{note} and @samp{/i}
581 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
582 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
583 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
584 code or data not visible to the RTL of a given function.
585 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
586 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
588 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
589 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
590 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
591 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
592 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
593 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
594 a reference to a non-local label.
595 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
597 @findex MEM_IN_STRUCT_P
598 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
599 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
600 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
601 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
602 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
603 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
604 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
605 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
606 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
608 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
609 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
610 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
611 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
612 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
613 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
614 are already in a non-addressable component of an aggregate.
615 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
617 @findex MEM_SCALAR_P
618 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
619 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
620 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
621 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
622 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
623 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
624 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
625 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
626 Both flags should never be simultaneously set.
627 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
629 @findex MEM_VOLATILE_P
630 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
631 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
632 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
633 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
634 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
635 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
636 nonzero for volatile memory references.
637 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
639 @findex MEM_NOTRAP_P
640 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
641 @cindex @code{call}, in @code{mem}
642 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
643 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
644 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
646 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
647 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
648 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
649 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
650 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
651 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
652 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
653 @samp{/i}.
655 @findex REG_POINTER
656 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
657 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
658 @item REG_POINTER (@var{x})
659 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
660 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
662 @findex REG_USERVAR_P
663 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
664 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
665 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
666 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
667 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
668 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
669 @samp{/v}.
671 The same hard register may be used also for collecting the values of
672 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
673 in this kind of use.
675 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
676 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
677 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
678 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
679 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
680 @cindex @code{set} and @samp{/f}
681 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
682 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
683 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
684 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
685 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
686 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
687 register to use in place of the frame pointer.
688 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
690 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
691 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
692 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
693 register is used that is near enough to the register save area, and the
694 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
695 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
696 instruction that sets this temporary register must be marked as
697 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
699 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
700 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
701 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
702 instruction.  This note should contain a simple expression of the
703 computation performed by this instruction, i.e., one that
704 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
706 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
707 prologues.
709 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
710 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
711 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/i}
712 @cindex @code{barrier} and @samp{/i}
713 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
714 @cindex @code{insn_list} and @samp{/i}
715 @cindex @code{const} and @samp{/i}
716 @cindex @code{note} and @samp{/i}
717 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, and @code{note}
718 @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, or @code{note} if it
719 resulted from an in-line function call.
720 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
722 @findex MEM_READONLY_P
723 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
724 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
725 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
726 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
728 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
729 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
730 example of the later is a shared library's global offset table.  This
731 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
732 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
733 application, this memory will never be subsequently modified.
735 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
737 @findex SCHED_GROUP_P
738 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
739 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
740 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
741 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
742 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
743 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
744 @code{jump_insn}, indicates that the
745 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
746 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
747 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
748 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
749 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
751 @findex SET_IS_RETURN_P
752 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
753 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
754 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
755 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
756 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
758 @findex SIBLING_CALL_P
759 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
760 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
761 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
762 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
763 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
765 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
766 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
767 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
768 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
769 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
770 string constant pool.
771 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
773 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
774 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
775 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
776 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
777 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
778 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
779 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
780 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
781 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
782 Stored in the @code{unchanging}
783 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
784 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
785 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
787 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
788 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
789 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
790 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
791 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
792 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
793 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
794 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
795 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
796 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
798 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
799 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
800 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
801 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
802 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
803 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
804 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
805 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
806 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
807 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
808 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
809 printed as @samp{/s}.
811 @findex SYMBOL_REF_USED
812 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
813 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
814 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
815 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
816 once.  Stored in the @code{used} field.
818 @findex SYMBOL_REF_WEAK
819 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
820 @cindex @code{integrated}, in @code{symbol_ref}
821 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
822 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
823 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
825 @findex SYMBOL_REF_FLAG
826 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
827 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
828 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
829 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
830 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
832 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
833 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
834 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
835 @end table
837 These are the fields to which the above macros refer:
839 @table @code
840 @findex call
841 @cindex @samp{/c} in RTL dump
842 @item call
843 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
845 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
847 @findex frame_related
848 @cindex @samp{/f} in RTL dump
849 @item frame_related
850 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
851 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
852 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
853 frame pointer.
855 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
857 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
858 this function's string constant pool.
860 In @code{mem} expressions, 1 means that the reference is to a scalar.
862 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
864 @findex in_struct
865 @cindex @samp{/s} in RTL dump
866 @item in_struct
867 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
868 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
869 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
870 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
871 to determine something about possible cases of aliasing.
873 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
874 contained within the test expression of some loop.
876 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
877 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
879 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
880 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
881 was found.
883 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
884 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
885 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
886 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
888 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
889 dead code.
891 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
892 delay slot of a branch,
893 1 means that this insn is from the target of the branch.
895 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
896 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
898 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
900 @findex integrated
901 @cindex @samp{/i} in RTL dump
902 @item integrated
903 In an @code{insn}, @code{insn_list}, or @code{const}, 1 means the RTL was
904 produced by procedure integration.
906 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
907 the value to be returned by the current function.  On
908 machines that pass parameters in registers, the same register number
909 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
910 uses.
912 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
914 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
916 @findex jump
917 @cindex @samp{/j} in RTL dump
918 @item jump
919 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
920 mem unchanged when we access a component.
922 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
924 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
926 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
928 @findex unchanging
929 @cindex @samp{/u} in RTL dump
930 @item unchanging
931 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
932 that the value of the expression never changes.
934 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
935 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
937 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
938 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
940 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
941 something in the per-function constant pool.
943 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} of notes,
944 1 means that this instruction is a call to a const or pure function.
946 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
948 @findex used
949 @item used
950 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
951 generation for a function, to count the number of times an expression
952 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
953 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
955 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
956 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
957 renumbered once.
959 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
960 the symbol has already been written.
962 @findex volatil
963 @cindex @samp{/v} in RTL dump
964 @item volatil
965 @cindex volatile memory references
966 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
967 expression, it is 1 if the memory
968 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
969 reordered or combined.
971 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
972 purposes.
974 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
975 0 indicates an internal compiler temporary.
977 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
979 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
980 to a non-local label.
982 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
983 @end table
985 @node Machine Modes
986 @section Machine Modes
987 @cindex machine modes
989 @findex enum machine_mode
990 A machine mode describes a size of data object and the representation used
991 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
992 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
993 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
994 expressions (declarations and types, to be precise).
996 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
997 expression is written after the expression code with a colon to separate
998 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
999 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1000 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1001 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1003 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1004 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1006 @table @code
1007 @findex BImode
1008 @item BImode
1009 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1011 @findex QImode
1012 @item QImode
1013 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1015 @findex HImode
1016 @item HImode
1017 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1019 @findex PSImode
1020 @item PSImode
1021 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1022 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1023 this is the right mode to use for pointers.
1025 @findex SImode
1026 @item SImode
1027 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1029 @findex PDImode
1030 @item PDImode
1031 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1032 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1033 this is the right mode to use for certain pointers.
1035 @findex DImode
1036 @item DImode
1037 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1039 @findex TImode
1040 @item TImode
1041 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1043 @findex OImode
1044 @item OImode
1045 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1047 @findex QFmode
1048 @item QFmode
1049 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1050 floating point number.
1052 @findex HFmode
1053 @item HFmode
1054 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1055 point number.
1057 @findex TQFmode
1058 @item TQFmode
1059 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1060 (three byte) floating point number.
1062 @findex SFmode
1063 @item SFmode
1064 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1065 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1066 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1067 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1068 single-precision VAX and IBM types.
1070 @findex DFmode
1071 @item DFmode
1072 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1073 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1074 this is a double-precision IEEE floating point number.
1076 @findex XFmode
1077 @item XFmode
1078 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1079 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1080 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1081 to sixteen; this mode is used for either.
1083 @findex TFmode
1084 @item TFmode
1085 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1086 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1087 IEEE quad-precision format.
1089 @findex CCmode
1090 @item CCmode
1091 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1092 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1093 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1094 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1095 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1097 @findex BLKmode
1098 @item BLKmode
1099 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1100 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1101 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1102 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1104 @findex VOIDmode
1105 @item VOIDmode
1106 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1107 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1108 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1109 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1110 the absence of any mode.
1112 @findex QCmode
1113 @findex HCmode
1114 @findex SCmode
1115 @findex DCmode
1116 @findex XCmode
1117 @findex TCmode
1118 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1119 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1120 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1121 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1122 @code{TFmode}, respectively.
1124 @findex CQImode
1125 @findex CHImode
1126 @findex CSImode
1127 @findex CDImode
1128 @findex CTImode
1129 @findex COImode
1130 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1131 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1132 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1133 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1134 respectively.
1135 @end table
1137 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1138 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1139 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1141 The only modes which a machine description @i{must} support are
1142 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1143 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1144 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1145 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1146 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1147 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1148 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1150 @cindex mode classes
1151 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1152 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1153 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1154 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1155 mode classes are:
1157 @table @code
1158 @findex MODE_INT
1159 @item MODE_INT
1160 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1161 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1162 @code{OImode}.
1164 @findex MODE_PARTIAL_INT
1165 @item MODE_PARTIAL_INT
1166 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1167 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1169 @findex MODE_FLOAT
1170 @item MODE_FLOAT
1171 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1172 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1173 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1175 @findex MODE_COMPLEX_INT
1176 @item MODE_COMPLEX_INT
1177 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1179 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1180 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1181 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1182 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1183 @code{TCmode}.
1185 @findex MODE_FUNCTION
1186 @item MODE_FUNCTION
1187 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1188 (These are not currently implemented).
1190 @findex MODE_CC
1191 @item MODE_CC
1192 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1193 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
1194 also see @ref{Condition Code}.
1196 @findex MODE_RANDOM
1197 @item MODE_RANDOM
1198 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1199 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1200 @code{MODE_RANDOM}.
1201 @end table
1203 Here are some C macros that relate to machine modes:
1205 @table @code
1206 @findex GET_MODE
1207 @item GET_MODE (@var{x})
1208 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1210 @findex PUT_MODE
1211 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1212 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1214 @findex NUM_MACHINE_MODES
1215 @item NUM_MACHINE_MODES
1216 Stands for the number of machine modes available on the target
1217 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1218 machine mode.
1220 @findex GET_MODE_NAME
1221 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1222 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1224 @findex GET_MODE_CLASS
1225 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1226 Returns the mode class of mode @var{m}.
1228 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1229 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1230 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1231 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1233 @findex GET_MODE_SIZE
1234 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1235 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1237 @findex GET_MODE_BITSIZE
1238 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1239 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1241 @findex GET_MODE_MASK
1242 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1243 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1244 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1245 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1247 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1248 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1249 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1251 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1252 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1253 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1254 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1255 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1256 part.
1258 @findex GET_MODE_NUNITS
1259 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1260 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1261 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1263 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1264 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1265 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1266 @end table
1268 @findex byte_mode
1269 @findex word_mode
1270 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1271 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1272 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1273 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1275 @node Constants
1276 @section Constant Expression Types
1277 @cindex RTL constants
1278 @cindex RTL constant expression types
1280 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1282 @table @code
1283 @findex const_int
1284 @item (const_int @var{i})
1285 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1286 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1287 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1289 @findex const0_rtx
1290 @findex const1_rtx
1291 @findex const2_rtx
1292 @findex constm1_rtx
1293 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1294 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1295 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1296 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1297 only expression for integer value negative one is found in
1298 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1299 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1300 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1301 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1303 @findex const_true_rtx
1304 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1305 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1306 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1307 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1308 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1309 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1311 @findex const_double
1312 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1313 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1314 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1315 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1316 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1317 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1319 @findex const_vector
1320 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1321 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1322 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1323 the @code{const_int} or @code{const_double} elements.
1325 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1326 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1328 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1329 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1330 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1331 desired.
1333 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1334 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1335 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1336 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1337 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1338 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1339 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1340 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1341 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1342 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1344 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1345 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1346 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1347 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1349 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1350 the number of integers used to store the value depends on the size of
1351 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1352 represent a floating point number, but not precisely in the target
1353 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1354 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1355 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1357 @findex CONST0_RTX
1358 @findex CONST1_RTX
1359 @findex CONST2_RTX
1360 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1361 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1362 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1363 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1364 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1365 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1366 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1367 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1368 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1369 for vector modes.
1371 @findex const_string
1372 @item (const_string @var{str})
1373 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1374 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1375 strings in C are placed in memory.
1377 @findex symbol_ref
1378 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1379 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1380 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1381 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1382 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1383 with @samp{_}.
1385 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1386 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1388 @findex label_ref
1389 @item (label_ref @var{label})
1390 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1391 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1392 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1393 sequence to identify the place where the label should go.
1395 The reason for using a distinct expression type for code label
1396 references is so that jump optimization can distinguish them.
1398 @item (const:@var{m} @var{exp})
1399 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1400 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1401 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1402 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1403 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1404 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1406 @var{m} should be @code{Pmode}.
1408 @findex high
1409 @item (high:@var{m} @var{exp})
1410 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1411 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1412 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1413 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1414 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1415 reference a global memory location.
1417 @var{m} should be @code{Pmode}.
1418 @end table
1420 @node Regs and Memory
1421 @section Registers and Memory
1422 @cindex RTL register expressions
1423 @cindex RTL memory expressions
1425 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1426 registers and to main memory.
1428 @table @code
1429 @findex reg
1430 @cindex hard registers
1431 @cindex pseudo registers
1432 @item (reg:@var{m} @var{n})
1433 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1434 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1435 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1436 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1437 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1438 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1439 registers or into memory references.
1441 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1442 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1443 For example, a register may contain a full word but there may be
1444 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1445 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1446 various precisions.
1448 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1449 the mode must always be specified.
1451 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1452 description, since the number of hard registers on the machine is an
1453 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1454 all of the machine registers must be general registers.  All the
1455 machine registers that can be used for storage of data are given
1456 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1457 instructions or can hold only certain types of data.
1459 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1460 function, but each pseudo register is given a natural mode
1461 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1462 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1463 expression is used.
1465 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1466 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1467 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1468 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1469 with the specified one.
1471 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1472 represented by a unique @code{reg} expression.
1474 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1475 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1476 Some pseudo register numbers, those within the range of
1477 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1478 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1479 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1480 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1481 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1483 @table @code
1484 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1485 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1486 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1487 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1488 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1489 registers.
1491 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1492 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1493 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1494 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1495 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1497 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1498 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1499 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1500 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1501 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1502 first variable on the stack.
1504 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1505 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1506 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1507 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1508 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1510 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1511 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1512 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1513 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1514 memory desired.
1516 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1517 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1518 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1519 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1521 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1522 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1523 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1524 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1525 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1527 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1528 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1529 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1530 @end table
1532 @findex subreg
1533 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1534 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1535 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1536 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1538 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1539 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1540 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1541 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1542 such a case, @var{bytenum} is zero.
1544 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1545 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1546 are in @var{m}.
1548 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1549 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1550 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1551 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1552 that paradoxical references are only made to hard registers.
1554 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1555 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1556 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1557 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1558 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1559 @var{bytenum} offset that says which register.
1561 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1562 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1563 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1564 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1565 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1567 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1568 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1569 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1570 it is part of the least significant word.
1572 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1573 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1574 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1575 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1577 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1578 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1579 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1580 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1581 they had the same endianness as integer values.  This works because
1582 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1583 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1584 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1586 @cindex combiner pass
1587 @cindex reload pass
1588 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1589 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1590 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1591 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1592 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1593 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1594 which replaced a pseudo register.
1596 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1597 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1598 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1599 floating value.
1601 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1602 hard register when less registers can hold the value than would be
1603 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1604 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1605 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 4)}
1606 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1607 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1608 expressions such as these from being formed.
1610 @findex SUBREG_REG
1611 @findex SUBREG_BYTE
1612 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1613 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1614 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1616 @findex scratch
1617 @cindex scratch operands
1618 @item (scratch:@var{m})
1619 This represents a scratch register that will be required for the
1620 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1621 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1622 the reload pass.
1624 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1625 (@pxref{Side Effects}).
1627 @findex cc0
1628 @cindex condition code register
1629 @item (cc0)
1630 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1631 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1633 @itemize @bullet
1634 @item
1635 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1636 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1638 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1639 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1640 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1641 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1643 @item
1644 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1645 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1646 which comparison instructions must specify the condition to test.
1648 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1649 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1650 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1651 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1652 @end itemize
1654 @findex cc0_rtx
1655 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1656 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1657 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1659 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1660 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1661 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1662 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1663 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1664 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1665 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1666 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1668 On some machines, the condition code register is given a register number
1669 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1670 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1671 condition code.  Other machines store condition codes in general
1672 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1674 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
1675 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1676 condition code.  This is best handled by normally generating the
1677 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1678 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1679 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1680 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1682 @findex pc
1683 @item (pc)
1684 @cindex program counter
1685 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1686 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1687 certain specific contexts in jump instructions.
1689 @findex pc_rtx
1690 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1691 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1692 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1694 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1695 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1697 @findex mem
1698 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1699 This RTX represents a reference to main memory at an address
1700 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1701 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1702 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1703 reference the same memory address.
1705 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
1706 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
1707 stack deallocation patterns.
1709 @findex addressof
1710 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1711 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1712 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1713 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1714 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1715 expression for the address of its stack slot.
1716 @end table
1718 @node Arithmetic
1719 @section RTL Expressions for Arithmetic
1720 @cindex arithmetic, in RTL
1721 @cindex math, in RTL
1722 @cindex RTL expressions for arithmetic
1724 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1725 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1726 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1727 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1729 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1730 second operand.
1732 @table @code
1733 @findex plus
1734 @findex ss_plus
1735 @findex us_plus
1736 @cindex RTL sum
1737 @cindex RTL addition
1738 @cindex RTL addition with signed saturation
1739 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1740 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1741 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1742 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1744 These three expressions all represent the sum of the values
1745 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
1746 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
1747 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
1748 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
1749 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
1751 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
1753 @findex lo_sum
1754 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1756 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
1757 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
1758 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
1759 to reference a global memory location.
1761 The number of low order bits is machine-dependent but is
1762 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
1763 bits set by @code{high}.
1765 @var{m} should be @code{Pmode}.
1767 @findex minus
1768 @findex ss_minus
1769 @findex us_minus
1770 @cindex RTL difference
1771 @cindex RTL subtraction
1772 @cindex RTL subtraction with signed saturation
1773 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
1774 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1775 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1776 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1778 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
1779 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
1780 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
1782 @findex compare
1783 @cindex RTL comparison
1784 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1785 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1786 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1787 infinite precision.
1789 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1790 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1791 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1792 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1793 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1794 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1796 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1797 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1798 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1799 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1800 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1801 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1802 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1803 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1804 this information.
1806 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1807 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1808 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1809 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1810 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1811 be @code{VOIDmode}.
1813 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1814 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1816 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1817 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1818 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1819 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1820 still known.
1822 @findex neg
1823 @item (neg:@var{m} @var{x})
1824 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1825 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1827 @findex mult
1828 @cindex multiplication
1829 @cindex product
1830 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1831 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1832 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1834 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1835 than the operands.  Write the pattern for this as
1837 @smallexample
1838 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1839 @end smallexample
1841 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1842 not be the same.
1844 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1845 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1847 @findex div
1848 @cindex division
1849 @cindex signed division
1850 @cindex quotient
1851 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1852 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1853 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1854 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1855 quotient.
1857 Some machines have division instructions in which the operands and
1858 quotient widths are not all the same; you should represent
1859 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1861 @smallexample
1862 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1863 @end smallexample
1865 @findex udiv
1866 @cindex unsigned division
1867 @cindex division
1868 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1869 Like @code{div} but represents unsigned division.
1871 @findex mod
1872 @findex umod
1873 @cindex remainder
1874 @cindex division
1875 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1876 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1877 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1878 the quotient.
1880 @findex smin
1881 @findex smax
1882 @cindex signed minimum
1883 @cindex signed maximum
1884 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1885 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1886 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1887 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1889 @findex umin
1890 @findex umax
1891 @cindex unsigned minimum and maximum
1892 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1893 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1894 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1895 integers.
1897 @findex not
1898 @cindex complement, bitwise
1899 @cindex bitwise complement
1900 @item (not:@var{m} @var{x})
1901 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1902 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1904 @findex and
1905 @cindex logical-and, bitwise
1906 @cindex bitwise logical-and
1907 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1908 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1909 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1910 a fixed-point machine mode.
1912 @findex ior
1913 @cindex inclusive-or, bitwise
1914 @cindex bitwise inclusive-or
1915 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1916 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1917 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1918 fixed-point mode.
1920 @findex xor
1921 @cindex exclusive-or, bitwise
1922 @cindex bitwise exclusive-or
1923 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1924 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1925 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1926 fixed-point mode.
1928 @findex ashift
1929 @cindex left shift
1930 @cindex shift
1931 @cindex arithmetic shift
1932 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1933 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1934 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1935 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1936 mode is determined by the mode called for in the machine description
1937 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
1938 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1940 @findex lshiftrt
1941 @cindex right shift
1942 @findex ashiftrt
1943 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1944 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1945 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1946 these two operations are distinct.
1948 @findex rotate
1949 @cindex rotate
1950 @cindex left rotate
1951 @findex rotatert
1952 @cindex right rotate
1953 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1954 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1955 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1956 use @code{rotate}.
1958 @findex abs
1959 @cindex absolute value
1960 @item (abs:@var{m} @var{x})
1961 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1963 @findex sqrt
1964 @cindex square root
1965 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1966 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1967 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1969 @findex ffs
1970 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1971 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1972 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1973 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1974 depending on the target machine, various mode combinations may be
1975 valid.
1977 @findex clz
1978 @item (clz:@var{m} @var{x})
1979 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
1980 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
1981 If @var{x} is zero, the value is determined by
1982 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Note that this is one of
1983 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
1984 @var{x} will usually be an integer mode.
1986 @findex ctz
1987 @item (ctz:@var{m} @var{x})
1988 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
1989 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
1990 If @var{x} is zero, the value is determined by
1991 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Except for this case,
1992 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
1993 @var{x} will usually be an integer mode.
1995 @findex popcount
1996 @item (popcount:@var{m} @var{x})
1997 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
1998 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2000 @findex parity
2001 @item (parity:@var{m} @var{x})
2002 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2003 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2004 mode.
2005 @end table
2007 @node Comparisons
2008 @section Comparison Operations
2009 @cindex RTL comparison operations
2011 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2012 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2013 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2014 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2015 whose results have a `MODE_INT' mode,
2016 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2017 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2018 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2019 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2020 that return vector results.
2021 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2022 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2023 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2024 @code{VOIDmode}.
2026 @cindex condition codes
2027 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2028 comparison operators may be used to compare the condition codes
2029 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2030 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2031 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2032 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2033 code; only @code{note} insns may separate them.
2035 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2036 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2037 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2038 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2039 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2040 constant folding.
2042 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2043 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2044 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2045 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2046 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2047 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2049 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2050 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2051 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2052 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2053 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2054 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2056 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2057 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2059 @table @code
2060 @findex eq
2061 @cindex equal
2062 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2063 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2064 are equal, otherwise 0.
2066 @findex ne
2067 @cindex not equal
2068 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2069 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2070 are not equal, otherwise 0.
2072 @findex gt
2073 @cindex greater than
2074 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2075 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2076 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2078 @findex gtu
2079 @cindex greater than
2080 @cindex unsigned greater than
2081 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2082 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2084 @findex lt
2085 @cindex less than
2086 @findex ltu
2087 @cindex unsigned less than
2088 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2089 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2090 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2092 @findex ge
2093 @cindex greater than
2094 @findex geu
2095 @cindex unsigned greater than
2096 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2097 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2098 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2100 @findex le
2101 @cindex less than or equal
2102 @findex leu
2103 @cindex unsigned less than
2104 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2105 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2106 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2108 @findex if_then_else
2109 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2110 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2111 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2112 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2113 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2114 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2116 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2117 to express conditional jumps.
2119 @findex cond
2120 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2121 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2122 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2123 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2124 none of the tests are nonzero expressions.
2126 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2127 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2128 @end table
2130 @node Bit-Fields
2131 @section Bit-Fields
2132 @cindex bit-fields
2134 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2136 @table @code
2137 @findex sign_extract
2138 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2139 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2140 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2141 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2142 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2143 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2144 @var{pos} counts from.
2146 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2147 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2148 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2149 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2150 which is the default if none is specified.
2152 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2153 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2155 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2156 @var{loc} if it were a register.
2158 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2159 in RTL.
2161 @findex zero_extract
2162 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2163 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2164 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2165 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2167 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2168 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2169 insertion of a value into the specified bit-field.
2170 @end table
2172 @node Vector Operations
2173 @section Vector Operations
2174 @cindex vector operations
2176 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2177 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2178 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2179 operations.
2181 @table @code
2182 @findex vec_merge
2183 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2184 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2185 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2186 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2187 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2188 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2189 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2191 @findex vec_select
2192 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2193 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2194 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2195 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2196 number of the source subpart that should be stored into it.
2198 @findex vec_concat
2199 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2200 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2201 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2202 the two inputs.
2204 @findex vec_duplicate
2205 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2206 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2207 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2208 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2209 of the number of input parts.
2211 @end table
2213 @node Conversions
2214 @section Conversions
2215 @cindex conversions
2216 @cindex machine mode conversions
2218 All conversions between machine modes must be represented by
2219 explicit conversion operations.  For example, an expression
2220 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2221 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2222 operation requires two operands of the same machine mode.
2223 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2224 operation, as in
2226 @smallexample
2227 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2228 @end smallexample
2230 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2231 may be more than one way of converting from a given starting mode
2232 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2233 to do it.
2235 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2236 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2237 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2238 must be placed into a register.
2240 @table @code
2241 @findex sign_extend
2242 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2243 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2244 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2245 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2247 @findex zero_extend
2248 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2249 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2250 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2251 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2253 @findex float_extend
2254 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2255 Represents the result of extending the value @var{x}
2256 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2257 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2259 @findex truncate
2260 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2261 Represents the result of truncating the value @var{x}
2262 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2263 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2265 @findex ss_truncate
2266 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2267 Represents the result of truncating the value @var{x}
2268 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2269 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2270 modes.
2272 @findex us_truncate
2273 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2274 Represents the result of truncating the value @var{x}
2275 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2276 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2277 modes.
2279 @findex float_truncate
2280 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2281 Represents the result of truncating the value @var{x}
2282 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2283 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2285 @findex float
2286 @item (float:@var{m} @var{x})
2287 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2288 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2290 @findex unsigned_float
2291 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2292 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2293 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2295 @findex fix
2296 @item (fix:@var{m} @var{x})
2297 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2298 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2299 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2300 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2302 @findex unsigned_fix
2303 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2304 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2305 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2306 is not specified.
2308 @findex fix
2309 @item (fix:@var{m} @var{x})
2310 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2311 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2312 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2313 towards zero.
2314 @end table
2316 @node RTL Declarations
2317 @section Declarations
2318 @cindex RTL declarations
2319 @cindex declarations, RTL
2321 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2322 but rather state assertions about their operands.
2324 @table @code
2325 @findex strict_low_part
2326 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2327 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2328 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2329 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2330 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2332 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2333 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2334 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2335 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2336 register when @var{m} is less than a word.
2337 @end table
2339 @node Side Effects
2340 @section Side Effect Expressions
2341 @cindex RTL side effect expressions
2343 The expression codes described so far represent values, not actions.
2344 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2345 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2346 expression codes are used to represent side effects.
2348 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2349 the codes described above, which represent values, appear only as
2350 the operands of these.
2352 @table @code
2353 @findex set
2354 @item (set @var{lval} @var{x})
2355 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2356 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2357 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2358 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2359 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2361 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2362 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2364 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2365 width of the register, then it means that the part of the register
2366 specified by the machine mode is given the specified value and the
2367 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2368 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2369 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2370 an undefined way.
2372 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2373 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2374 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2376 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2377 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2378 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2379 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2380 appear in @var{lval}.
2382 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2383 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2384 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2385 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2386 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2387 Use the former expression to save space during the compilation.
2389 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2390 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2391 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2392 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2393 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2394 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2395 is also passed partly in memory.
2397 @cindex jump instructions and @code{set}
2398 @cindex @code{if_then_else} usage
2399 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2400 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2401 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2402 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2403 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2404 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2405 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2406 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2407 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2408 branch tables.
2410 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2411 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2412 valid for the mode of @var{lval}.
2414 @findex SET_DEST
2415 @findex SET_SRC
2416 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2417 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2419 @findex return
2420 @item (return)
2421 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2422 current function, on machines where this can be done with one
2423 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2424 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2425 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2426 the @code{return} expression code is never used.
2428 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2429 placed in @code{pc} to return to the caller.
2431 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2432 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2434 @findex call
2435 @item (call @var{function} @var{nargs})
2436 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2437 whose address is the address of the function to be called.
2438 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2439 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2440 others, it represents the number of argument registers.
2442 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2443 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2444 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2445 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2446 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2447 addressed.
2449 @findex clobber
2450 @item (clobber @var{x})
2451 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2452 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2453 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2455 One place this is used is in string instructions that store standard
2456 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2457 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2458 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2459 attempt to keep data in them across the string instruction.
2461 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2462 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2463 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2464 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2466 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2467 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2468 default to clobber these registers, so there is no need to use
2469 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2470 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2471 unless the function is declared @code{const}.
2473 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2474 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2475 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2476 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2477 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2479 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2480 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2481 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2482 a combined instruction might require a temporary register while the
2483 constituent instructions might not.
2485 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2486 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2487 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2488 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2489 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2490 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2491 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2492 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2493 there for use as a temporary.
2495 For instructions that require a temporary register, you should use
2496 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2497 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2498 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2499 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2500 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2502 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2503 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2504 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2505 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2507 @findex use
2508 @item (use @var{x})
2509 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2510 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2511 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2512 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2513 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2515 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2516 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2517 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2518 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2519 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2520 of a special control register:
2522 @smallexample
2523 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2524                                        (reg:SI 4)] 0))
2525            (use (reg:SI 1))])
2526 @end smallexample
2528 @noindent
2530 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2531 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2532 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2533 if register 1 changes in between.
2535 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2536 that the register is live.  You should think twice before adding
2537 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2538 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2539 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2540 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2541 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
2542 @samp{call} patterns.
2544 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2545 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2546 before the reload phase exits.
2548 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2549 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2550 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2551 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2552 phase exits.
2554 @findex parallel
2555 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2556 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2557 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2558 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2559 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2560 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2562 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2563 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2564 performed.  For example,
2566 @smallexample
2567 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2568            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2569 @end smallexample
2571 @noindent
2572 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2573 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2574 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2575 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2577 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2578 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2579 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2580 instruction this way:
2582 @smallexample
2583 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2584            (set (pc) (if_then_else
2585                         (eq (cc0) (const_int 0))
2586                         (label_ref @dots{})
2587                         (pc)))])
2588 @end smallexample
2590 @noindent
2591 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2592 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2593 new value that is set by this instruction.
2595 @cindex peephole optimization, RTL representation
2596 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2597 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2598 whose elements are the operands needed to output the resulting
2599 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2600 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2601 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2602 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2603 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2605 @findex cond_exec
2606 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2607 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2608 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2609 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2610 side-effects.
2612 @findex sequence
2613 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2614 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2615 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2616 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2617 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2619 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2620 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2621 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2622 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2623 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2624 @code{sequence} is forgotten.
2626 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2627 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2628 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2629 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2631 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2632 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2633 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2634 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2635 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2636 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2637 @xref{Delay Slots}.
2638 @end table
2640 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2641 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2642 effects as such:
2644 @table @code
2645 @findex asm_input
2646 @item (asm_input @var{s})
2647 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2649 @findex unspec
2650 @findex unspec_volatile
2651 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2652 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2653 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2654 selects between multiple machine-specific operations.
2655 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2656 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2658 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2659 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2661 @findex addr_vec
2662 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2663 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2664 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2665 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2666 @code{Pmode}.
2668 @findex addr_diff_vec
2669 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2670 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2671 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2672 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2673 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2674 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2675 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2676 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2677 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2679 @findex prefetch
2680 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2681 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2682 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2683 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2684 prefetch.
2685 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2686 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2687 targets that do not support locality hints should ignore this.
2689 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2690 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2691 instructions.
2692 @end table
2694 @node Incdec
2695 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2696 @cindex RTL preincrement
2697 @cindex RTL postincrement
2698 @cindex RTL predecrement
2699 @cindex RTL postdecrement
2701 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2703 @table @code
2704 @findex pre_dec
2705 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2706 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2707 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2708 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2709 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2710 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2711 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2712 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2713 example of its use:
2715 @smallexample
2716 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2717 @end smallexample
2719 @noindent
2720 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2721 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2723 @findex pre_inc
2724 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2725 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2727 @findex post_dec
2728 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2729 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2730 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2731 being decremented.
2733 @findex post_inc
2734 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2735 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2737 @findex post_modify
2738 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2740 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2741 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2742 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2743 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2745 The expression @var{y} must be one of three forms:
2746 @table @code
2747 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2748 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2749 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2750 @end table
2751 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2753 Here is an example of its use:
2755 @smallexample
2756 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2757                                           (reg:SI 48))))
2758 @end smallexample
2760 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2761 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2763 @findex pre_modify
2764 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2765 Similar except side effects happen before the use.
2766 @end table
2768 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2769 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2770 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2771 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2772 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2773 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2775 If a register used as the operand of these expressions is used in
2776 another address in an insn, the original value of the register is used.
2777 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2778 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2779 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2780 as ambiguous and disallowed.
2782 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2783 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2784 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2785 done because machines that allow these operations at all typically
2786 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2787 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2788 in the machine description.
2790 @node Assembler
2791 @section Assembler Instructions as Expressions
2792 @cindex assembler instructions in RTL
2794 @cindex @code{asm_operands}, usage
2795 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2796 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2797 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2798 a single output operand, like this:
2800 @smallexample
2801 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2802 @end smallexample
2804 @noindent
2805 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2806 the value that is stored in @code{outputvar}:
2808 @smallexample
2809 (set @var{rtx-for-outputvar}
2810      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2811                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2812                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2813                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2814 @end smallexample
2816 @noindent
2817 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2818 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2819 output operand among the output operands specified, a vector of input
2820 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2821 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2822 @code{*z}.
2824 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2825 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2826 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2827 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2828 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2829 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2831 @node Insns
2832 @section Insns
2833 @cindex insns
2835 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2836 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2837 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2838 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2839 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2840 declarative information.
2842 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2843 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2844 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2845 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2846 these copies will always be identical and will only appear inside a
2847 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2848 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2849 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2850 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2851 always used:
2853 @table @code
2854 @findex INSN_UID
2855 @item INSN_UID (@var{i})
2856 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2858 @findex PREV_INSN
2859 @item PREV_INSN (@var{i})
2860 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2861 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2863 @findex NEXT_INSN
2864 @item NEXT_INSN (@var{i})
2865 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2866 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2867 @end table
2869 @findex get_insns
2870 @findex get_last_insn
2871 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2872 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2873 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2874 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2875 the first insn,
2877 @smallexample
2878 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2879 @end smallexample
2881 @noindent
2882 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2884 @smallexample
2885 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2886 @end smallexample
2888 @noindent
2889 is always true.
2891 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2892 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2893 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2894 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2895 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2896 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2898 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2899 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2900 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2901 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2902 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
2903 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2904 to find the containing @code{sequence} expression.
2906 Every insn has one of the following six expression codes:
2908 @table @code
2909 @findex insn
2910 @item insn
2911 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2912 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2913 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2914 should jump or do function calls.
2916 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2917 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2919 @findex jump_insn
2920 @item jump_insn
2921 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2922 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2923 there is an instruction to return from the current function, it is
2924 recorded as a @code{jump_insn}.
2926 @findex JUMP_LABEL
2927 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2928 accessed in the same way and in addition contain a field
2929 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2931 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
2932 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2933 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2934 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
2935 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
2936 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2938 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
2939 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2941 @findex call_insn
2942 @item call_insn
2943 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2944 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2945 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2946 unpredictably.
2948 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2949 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2950 accessed in the same way and in addition contain a field
2951 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2952 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2953 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
2954 clobbered by the called function.
2956 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
2957 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
2958 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
2959 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
2960 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
2961 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
2962 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.  These
2963 @code{MEM}s are used only in libcalls, because, unlike regular function
2964 calls, @code{CONST_CALL}s (which libcalls generally are, @pxref{Flags,
2965 CONST_CALL_P}) aren't assumed to read and write all memory, so flow
2966 would consider the stores dead and remove them.  Note that, since a
2967 libcall must never return values in memory (@pxref{Aggregate Return,
2968 RETURN_IN_MEMORY}), there will never be a @code{CLOBBER} for a memory
2969 address holding a return value.
2971 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
2972 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2974 @findex code_label
2975 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2976 @item code_label
2977 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2978 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2979 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2980 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2981 labels in the compilation (not just in the current function).
2982 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2983 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2984 the label number.
2986 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2987 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2988 the label, as a number.
2990 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
2991 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
2993 @findex LABEL_NUSES
2994 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2995 phase is completed.  It contains the number of times this label is
2996 referenced in the current function.
2998 @findex LABEL_KIND
2999 @findex SET_LABEL_KIND
3000 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3001 @cindex alternate entry points
3002 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3003 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3004 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3005 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3006 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3007 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3008 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3009 same name).
3011 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3012 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3013 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3014 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3015 The only place that cares about the distinction between static, global,
3016 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3017 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3018 @file{final.c}.
3020 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3022 @findex barrier
3023 @item barrier
3024 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3025 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3026 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3027 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3028 They contain no information beyond the three standard fields.
3030 @findex note
3031 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3032 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3033 @item note
3034 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3035 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3036 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3037 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3039 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3040 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3041 that the line came from.  These notes control generation of line
3042 number data in the assembler output.
3044 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3045 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3046 must contain a null pointer):
3048 @table @code
3049 @findex NOTE_INSN_DELETED
3050 @item NOTE_INSN_DELETED
3051 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3052 delete insns by altering them into notes of this kind.
3054 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3055 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3056 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3057 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3058 code jumps to it.
3060 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3061 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3062 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3063 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3064 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3065 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3066 of debugging information.
3068 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3069 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3070 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3071 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3072 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3073 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3074 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3075 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3077 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3078 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3079 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3080 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3081 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3082 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3083 to find loops quickly.
3085 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3086 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3087 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3089 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3090 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3091 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3092 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3093 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3094 invariants.
3096 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3097 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
3098 Appears at the start of the function body, after the function
3099 prologue.
3101 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
3102 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
3103 Appears near the end of the function body, just before the label that
3104 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
3105 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
3106 optimization.
3108 @findex NOTE_INSN_SETJMP
3109 @item NOTE_INSN_SETJMP
3110 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
3111 @end table
3113 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3114 @end table
3116 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3117 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3118 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3119 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3120 phases use the mode for various purposes.
3122 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3123 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3124 been processed.
3126 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3127 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3128 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3129 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3130 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3132 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3133 and @code{call_insn} insns:
3135 @table @code
3136 @findex PATTERN
3137 @item PATTERN (@var{i})
3138 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3139 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3140 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3141 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3142 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3143 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3144 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3145 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3147 @findex INSN_CODE
3148 @item INSN_CODE (@var{i})
3149 An integer that says which pattern in the machine description matches
3150 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3152 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3153 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3154 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3156 @findex asm_noperands
3157 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3158 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3159 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3160 such insns.
3162 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3163 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3164 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3166 @findex LOG_LINKS
3167 @item LOG_LINKS (@var{i})
3168 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3169 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3170 nor a label may come between the related insns.
3172 @findex REG_NOTES
3173 @item REG_NOTES (@var{i})
3174 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3175 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3176 information pertaining to the registers used in this insn.
3177 @end table
3179 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3180 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3181 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3182 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3183 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3184 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3185 expressions).  Their order is not significant.
3187 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3188 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3189 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3190 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3191 that are used for the first time in this insn.  The instruction
3192 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
3193 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
3194 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
3195 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
3196 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
3197 mode @code{VOIDmode}.
3199 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3200 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3201 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3202 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3203 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3204 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3205 the kind of note.
3207 @findex REG_NOTE_KIND
3208 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3209 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3210 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3211 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3212 @var{newkind}.
3214 Register notes are of three classes: They may say something about an
3215 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3216 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3217 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3219 These register notes annotate inputs to an insn:
3221 @table @code
3222 @findex REG_DEAD
3223 @item REG_DEAD
3224 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3225 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3226 of the program.
3228 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3229 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3230 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3232 @findex REG_UNUSED
3233 @item REG_UNUSED
3234 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3235 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3236 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3237 These two notes are independent; both may be present for the same
3238 register.
3240 @findex REG_INC
3241 @item REG_INC
3242 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3243 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3244 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3245 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3247 @findex REG_NONNEG
3248 @item REG_NONNEG
3249 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3250 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3251 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3253 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3254 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3256 @findex REG_NO_CONFLICT
3257 @item REG_NO_CONFLICT
3258 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
3259 being set by this insn even though it might appear that it does.
3260 In other words, if the destination register and @var{op} could
3261 otherwise be assigned the same register, this insn does not
3262 prevent that assignment.
3264 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
3265 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
3266 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
3267 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
3268 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
3269 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
3270 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
3271 last insns, respectively.
3273 @findex REG_LABEL
3274 @item REG_LABEL
3275 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3276 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
3277 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
3278 be held in a register.  The presence of this note allows jump
3279 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
3280 optimization to build an accurate flow graph.
3282 @findex REG_CROSSING_JUMP
3283 @item REG_CROSSING_JUMP
3284 This insn is an branching instruction (either an unconditional jump or
3285 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3286 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3287 of this note indicates to other optimizations that this this branching
3288 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3289 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3290 into hot and cold sections is turned on.
3291 @end table
3293 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3295 @table @code
3296 @findex REG_EQUIV
3297 @findex REG_EQUAL
3298 @item REG_EQUIV
3299 @itemx REG_EQUAL
3300 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3301 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3302 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3303 value which the insn explicitly copies into the register may look
3304 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3305 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3306 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3307 of the @code{subreg} expression.
3309 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3310 the entire function, and could validly be replaced in all its
3311 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3312 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3313 example, when a constant is loaded into a register that is never
3314 assigned any other value, this kind of note is used.
3316 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3317 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3318 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3319 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3320 by the stack slot throughout the function.
3322 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3323 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3324 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3325 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3326 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3327 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3328 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3329 well.  This is used on machines for which the calling convention
3330 allocates stack space for register parameters.  See
3331 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3333 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3334 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3335 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3336 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3337 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3338 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3339 final value.
3341 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3342 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3343 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3344 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3345 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3346 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3347 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3348 insufficient registers are available.
3350 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3351 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3352 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3353 throughout their entire life, which is not detected until later in
3354 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3355 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3356 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3357 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3358 destination register.
3360 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3361 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3362 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3363 @end table
3365 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3366 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3367 the inverse note pointing back to the first insn.
3369 @table @code
3370 @findex REG_RETVAL
3371 @item REG_RETVAL
3372 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3373 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3374 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3375 for the library call).
3377 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3378 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3379 delete such sequences whose results are dead.
3381 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3382 provide the expression being computed by the sequence.
3384 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3385 accurate or useful.
3387 @findex REG_LIBCALL
3388 @item REG_LIBCALL
3389 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3390 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3392 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3393 accurate.
3395 @findex REG_CC_SETTER
3396 @findex REG_CC_USER
3397 @item REG_CC_SETTER
3398 @itemx REG_CC_USER
3399 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3400 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3401 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3402 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3403 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3404 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3405 @code{cc0}.
3406 @end table
3408 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3409 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3410 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3411 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3412 descriptive text.
3414 @table @code
3415 @findex REG_DEP_ANTI
3416 @item REG_DEP_ANTI
3417 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3419 @findex REG_DEP_OUTPUT
3420 @item REG_DEP_OUTPUT
3421 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3422 @end table
3424 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3425 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3426 @code{expr_list}.
3428 @table @code
3429 @findex REG_BR_PROB
3430 @item REG_BR_PROB
3431 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3432 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3433 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3434 probability that the branch will be taken.
3436 @findex REG_BR_PRED
3437 @item REG_BR_PRED
3438 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3439 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3440 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3442 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3443 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3444 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3445 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3446 the pattern is either complex or misleading.
3447 @end table
3449 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3450 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3452 @findex insn_list
3453 @findex expr_list
3454 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3455 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3456 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3457 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3458 ordinary way as an expression.
3460 @node Calls
3461 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3462 @cindex calling functions in RTL
3463 @cindex RTL function-call insns
3464 @cindex function-call insns
3466 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3467 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3468 RTL expression code, @code{call}.
3470 @cindex @code{call} usage
3471 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3473 @smallexample
3474 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3475 @end smallexample
3477 @noindent
3478 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3479 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3480 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3481 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3482 subroutine.
3484 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3485 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3486 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3488 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3489 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3490 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3491 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3493 @smallexample
3494 (set (reg:@var{m} @var{r})
3495      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3496 @end smallexample
3498 @noindent
3499 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3500 appropriate register receives a useful value in this insn.
3502 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3503 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3504 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3505 same RTL form as a call that returns nothing.
3507 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3508 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3509 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3510 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3511 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3512 if the call instruction requires some register other than the stack
3513 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
3514 subexpression should mention that register.
3516 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3517 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3518 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3519 calls, to modify all of memory.
3521 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3522 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3523 function.  Similarly, if registers other than those in
3524 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3525 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3526 indicate which registers.
3528 @node Sharing
3529 @section Structure Sharing Assumptions
3530 @cindex sharing of RTL components
3531 @cindex RTL structure sharing assumptions
3533 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3534 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3535 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3536 object of a certain kind appears in more than one place in the
3537 containing structure.
3539 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3540 objects that describe global variables and external functions,
3541 and a few standard objects such as small integer constants,
3542 no RTL objects are common to two functions.
3544 @itemize @bullet
3545 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3546 @item
3547 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3548 and therefore only a single machine mode.
3550 @cindex symbolic label
3551 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3552 @item
3553 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3554 referring to it.
3556 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3557 @item
3558 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3560 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3561 @item
3562 There is only one @code{pc} expression.
3564 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3565 @item
3566 There is only one @code{cc0} expression.
3568 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3569 @item
3570 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3571 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3573 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3574 @item
3575 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3576 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3578 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3579 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3580 @item
3581 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3582 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3583 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3584 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3586 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3587 @item
3588 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3589 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3590 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3591 variables are occasionally made.
3593 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3594 @item
3595 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3596 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3597 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3598 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3599 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3600 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3601 vector at all.
3603 @item
3604 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3605 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3606 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3607 side-effects on other insns.
3609 @findex unshare_all_rtl
3610 @item
3611 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3612 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3613 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3614 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3616 @findex copy_rtx_if_shared
3617 @item
3618 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3619 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3620 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3621 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3622 @code{unshare_all_rtl}.
3623 @end itemize
3625 @node Reading RTL
3626 @section Reading RTL
3628 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3629 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3630 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3631 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3632 from the machine description.
3634 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3635 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3636 idea is not feasible.
3638 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3639 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3640 does not contain all the information about the program.
3642 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3643 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3644 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3645 is incomplete.