* doc/contrib.texi (Contributors): Add Ira Rosen.
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
bloba5275f4ba0cdaed0f6363a4991fce8229cfc1890
1 @c Copyright (C) 1988-2015 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @node RTL
6 @chapter RTL Representation
7 @cindex RTL representation
8 @cindex representation of RTL
9 @cindex Register Transfer Language (RTL)
11 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
12 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
13 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
14 algebraic form that describes what the instruction does.
16 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
17 structures that point at other structures, and a textual form that is used
18 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
19 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
21 @menu
22 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
23 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
24 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
25 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
26 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
27 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
28 * Constants::         Expressions with constant values.
29 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
30 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
31 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
32 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
33 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
34 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
35 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
36 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
37 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
38 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
39 * Debug Information:: Expressions representing debugging information.
40 * Insns::             Expression types for entire insns.
41 * Calls::             RTL representation of function call insns.
42 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
43 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
44 @end menu
46 @node RTL Objects
47 @section RTL Object Types
48 @cindex RTL object types
50 @cindex RTL integers
51 @cindex RTL strings
52 @cindex RTL vectors
53 @cindex RTL expression
54 @cindex RTX (See RTL)
55 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
56 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
57 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
58 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
59 @code{rtx}.
61 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
62 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
63 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
66 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
67 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
68 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
69 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
70 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
71 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
72 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74 In a machine description, strings are normally written with double
75 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
76 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
77 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
78 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
79 makes the machine description easier to read.
81 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
82 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
83 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
84 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
85 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
86 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
87 need not escape each quote character with a backslash.
89 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
90 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
91 The written form of a vector consists of square brackets
92 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
93 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
94 null pointers are used instead.
96 @cindex expression codes
97 @cindex codes, RTL expression
98 @findex GET_CODE
99 @findex PUT_CODE
100 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
101 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
102 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
103 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
104 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
105 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107 The expression code determines how many operands the expression contains,
108 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
109 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
110 from its context---from the expression code of the containing expression.
111 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
112 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
113 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
114 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
115 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117 Expressions are written as parentheses containing the name of the
118 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
119 of the expression (separated by spaces).
121 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
122 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
123 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125 @cindex (nil)
126 @cindex nil
127 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
128 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130 @node RTL Classes
131 @section RTL Classes and Formats
132 @cindex RTL classes
133 @cindex classes of RTX codes
134 @cindex RTX codes, classes of
135 @findex GET_RTX_CLASS
137 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
138 which are represented by single characters.  You can determine the class
139 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
140 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
142 @table @code
143 @item RTX_OBJ
144 An RTX code that represents an actual object, such as a register
145 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
146 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
147 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149 @item RTX_CONST_OBJ
150 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
151 included in this class.
153 @item RTX_COMPARE
154 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
155 @code{LT}.
157 @item RTX_COMM_COMPARE
158 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
159 or @code{ORDERED}.
161 @item RTX_UNARY
162 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
163 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
164 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166 @item RTX_COMM_ARITH
167 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
168 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
169 @code{<}.
171 @item RTX_BIN_ARITH
172 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
173 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175 @item RTX_BITFIELD_OPS
176 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
177 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
178 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
179 @xref{Bit-Fields}.
181 @item RTX_TERNARY
182 An RTX code for other three input operations.  Currently only
183 @code{IF_THEN_ELSE},  @code{VEC_MERGE}, @code{SIGN_EXTRACT},
184 @code{ZERO_EXTRACT}, and @code{FMA}.
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.  @samp{XEXP (@var{x}, 0)} gives the auto-modified
197 register.
199 @item RTX_EXTRA
200 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
201 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
202 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
203 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
204 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
205 @code{SUBREG} is also part of this class.
206 @end table
208 @cindex RTL format
209 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
210 contained objects and their kinds using a sequence of characters
211 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
212 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
214 @cindex RTL format characters
215 These are the most commonly used format characters:
217 @table @code
218 @item e
219 An expression (actually a pointer to an expression).
221 @item i
222 An integer.
224 @item w
225 A wide integer.
227 @item s
228 A string.
230 @item E
231 A vector of expressions.
232 @end table
234 A few other format characters are used occasionally:
236 @table @code
237 @item u
238 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
239 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
241 @item n
242 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
243 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
244 @code{note} insn.
246 @item S
247 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
248 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
249 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
250 An omitted string is taken to be the null string.
252 @item V
253 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
254 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
255 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
256 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
258 @item B
259 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
261 @item 0
262 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
263 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
264 special ways by small parts of the compiler.
265 @end table
267 There are macros to get the number of operands and the format
268 of an expression code:
270 @table @code
271 @findex GET_RTX_LENGTH
272 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
273 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
275 @findex GET_RTX_FORMAT
276 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
277 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
278 @end table
280 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
281 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
283 @table @code
284 @item 1
285 All codes of this class have format @code{e}.
287 @item <
288 @itemx c
289 @itemx 2
290 All codes of these classes have format @code{ee}.
292 @item b
293 @itemx 3
294 All codes of these classes have format @code{eee}.
296 @item i
297 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
298 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
299 are of class @code{i}.
301 @item o
302 @itemx m
303 @itemx x
304 You can make no assumptions about the format of these codes.
305 @end table
307 @node Accessors
308 @section Access to Operands
309 @cindex accessors
310 @cindex access to operands
311 @cindex operand access
313 @findex XEXP
314 @findex XINT
315 @findex XWINT
316 @findex XSTR
317 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
318 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
319 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
320 (counting from zero).  Thus,
322 @smallexample
323 XEXP (@var{x}, 2)
324 @end smallexample
326 @noindent
327 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
329 @smallexample
330 XINT (@var{x}, 2)
331 @end smallexample
333 @noindent
334 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
335 fashion, would access it as a string.
337 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
338 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
339 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
340 the containing expression.  That is also how you would know how many
341 operands there are.
343 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
344 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
345 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
346 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
347 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
348 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
349 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
350 an expression pointer, which would probably result in a crash when
351 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
352 but this will access memory past the end of the expression with
353 unpredictable results.
355 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
356 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
357 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
358 vector.
360 @table @code
361 @findex XVEC
362 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
363 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
365 @findex XVECLEN
366 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
367 Access the length (number of elements) in the vector which is
368 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
370 @findex XVECEXP
371 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
372 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
373 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
375 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
376 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
377 @end table
379 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
380 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
381 to access them.
383 @node Special Accessors
384 @section Access to Special Operands
385 @cindex access to special operands
387 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
389 @table @code
390 @item MEM
391 @table @code
392 @findex MEM_ALIAS_SET
393 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
394 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
395 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
396 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
397 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
398 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
399 and the back-end makes no such assumptions.
400 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
402 @findex MEM_EXPR
403 @item MEM_EXPR (@var{x})
404 If this register is known to hold the value of some user-level
405 declaration, this is that tree node.  It may also be a
406 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
407 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
408 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
409 object associated with the reference.
411 @findex MEM_OFFSET_KNOWN_P
412 @item MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})
413 True if the offset of the memory reference from @code{MEM_EXPR} is known.
414 @samp{MEM_OFFSET (@var{x})} provides the offset if so.
416 @findex MEM_OFFSET
417 @item MEM_OFFSET (@var{x})
418 The offset from the start of @code{MEM_EXPR}.  The value is only valid if
419 @samp{MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})} is true.
421 @findex MEM_SIZE_KNOWN_P
422 @item MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})
423 True if the size of the memory reference is known.
424 @samp{MEM_SIZE (@var{x})} provides its size if so.
426 @findex MEM_SIZE
427 @item MEM_SIZE (@var{x})
428 The size in bytes of the memory reference.
429 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
430 the size is implied by the mode.  The value is only valid if
431 @samp{MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})} is true.
433 @findex MEM_ALIGN
434 @item MEM_ALIGN (@var{x})
435 The known alignment in bits of the memory reference.
437 @findex MEM_ADDR_SPACE
438 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
439 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
440 for the generic address space.
441 @end table
443 @item REG
444 @table @code
445 @findex ORIGINAL_REGNO
446 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
447 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
448 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
449 register number.
451 @findex REG_EXPR
452 @item REG_EXPR (@var{x})
453 If this register is known to hold the value of some user-level
454 declaration, this is that tree node.
456 @findex REG_OFFSET
457 @item REG_OFFSET (@var{x})
458 If this register is known to hold the value of some user-level
459 declaration, this is the offset into that logical storage.
460 @end table
462 @item SYMBOL_REF
463 @table @code
464 @findex SYMBOL_REF_DECL
465 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
466 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
467 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
468 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
469 and there is no associated front end symbol table entry.
471 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
472 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
473 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
474 front end symbol table entry.
476 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
477 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
478 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
479 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
481 @findex SYMBOL_REF_DATA
482 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
483 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
484 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
486 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
487 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
488 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
489 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
490 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
492 @table @code
493 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
494 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
495 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
496 Set if the symbol refers to a function.
498 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
499 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
500 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
501 Set if the symbol is local to this ``module''.
502 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
504 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
505 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
506 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
507 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
508 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
510 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
511 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
512 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
513 Set if the symbol is located in the small data section.
514 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
516 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
517 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
518 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
519 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
520 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
521 non-thread-local symbols.
523 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
524 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
525 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
526 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
527 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
529 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
530 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
531 @cindex @option{-fsection-anchors}
532 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
533 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
534 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
535 and that can be used to access nearby members of that block.
536 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
538 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
539 @end table
541 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
542 the target's use.
543 @end table
545 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
546 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
547 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
548 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
549 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
551 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
552 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
553 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
554 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
555 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
556 been given an offset within that block.
557 @end table
559 @node Flags
560 @section Flags in an RTL Expression
561 @cindex flags in RTL expression
563 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
564 that are used in certain types of expression.  Most often they
565 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
567 @table @code
568 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
569 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
570 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
571 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
572 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
573 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
574 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
575 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
576 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
577 perhaps with the help of base registers.
578 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
580 @findex RTL_CONST_CALL_P
581 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
582 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
583 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
584 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
585 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
586 @samp{/u}.
588 @findex RTL_PURE_CALL_P
589 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
590 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
591 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
592 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
593 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
594 @samp{/i}.
596 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
597 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
598 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
599 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
600 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
602 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
603 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
604 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
605 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
606 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
607 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
608 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
609 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
611 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
612 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
613 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
614 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
615 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
616 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
617 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
618 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
619 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
620 printed as @samp{/u}.
622 @findex INSN_DELETED_P
623 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
624 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
625 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
626 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
627 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/v}
628 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
629 @cindex @code{note} and @samp{/v}
630 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{jump_table_data}, @code{barrier}, and @code{note}
631 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
632 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
633 @code{jump_table_data}, @code{barrier}, or @code{note},
634 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
635 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
637 @findex INSN_FROM_TARGET_P
638 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
639 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
640 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
641 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
642 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
643 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
644 slot of a branch, indicates that the insn
645 is from the target of the branch.  If the branch insn has
646 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
647 the branch is taken.  For annulled branches with
648 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
649 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
650 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
651 field and printed as @samp{/s}.
653 @findex LABEL_PRESERVE_P
654 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
655 @cindex @code{note} and @samp{/i}
656 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
657 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
658 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
659 code or data not visible to the RTL of a given function.
660 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
661 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
663 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
664 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
665 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
666 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
667 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
668 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
669 a reference to a non-local label.
670 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
672 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
673 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
674 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
675 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
676 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
677 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
678 are already in a non-addressable component of an aggregate.
679 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
681 @findex MEM_VOLATILE_P
682 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
683 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
684 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
685 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
686 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
687 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
688 nonzero for volatile memory references.
689 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
691 @findex MEM_NOTRAP_P
692 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
693 @cindex @code{call}, in @code{mem}
694 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
695 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
696 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
698 @findex MEM_POINTER
699 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
700 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
701 @item MEM_POINTER (@var{x})
702 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
703 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
705 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
706 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
707 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
708 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
709 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
710 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
711 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
712 @samp{/i}.
714 @findex REG_POINTER
715 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
716 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
717 @item REG_POINTER (@var{x})
718 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
719 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
721 @findex REG_USERVAR_P
722 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
723 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
724 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
725 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
726 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
727 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
728 @samp{/v}.
730 The same hard register may be used also for collecting the values of
731 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
732 in this kind of use.
734 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
735 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
736 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
737 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
738 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
739 @cindex @code{set} and @samp{/f}
740 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
741 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
742 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
743 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
744 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
745 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
746 register to use in place of the frame pointer.
747 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
749 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
750 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
751 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
752 register is used that is near enough to the register save area, and the
753 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
754 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
755 instruction that sets this temporary register must be marked as
756 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
758 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
759 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
760 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
761 instruction.  This note should contain a simple expression of the
762 computation performed by this instruction, i.e., one that
763 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
765 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
766 prologues.
768 @findex MEM_READONLY_P
769 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
770 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
771 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
772 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
774 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
775 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
776 example of the later is a shared library's global offset table.  This
777 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
778 writable, but after control is transferred from the runtime loader to the
779 application, this memory will never be subsequently modified.
781 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
783 @findex SCHED_GROUP_P
784 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
785 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
786 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
787 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/s}
788 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn} and @code{jump_table_data}
789 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
790 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn},
791 @code{jump_insn} or @code{jump_table_data}, indicates that the
792 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
793 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
794 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
795 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
796 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
798 @findex SET_IS_RETURN_P
799 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
800 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
801 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
802 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
803 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
805 @findex SIBLING_CALL_P
806 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
807 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
808 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
809 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
810 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
812 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
813 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
814 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
815 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
816 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
817 string constant pool.
818 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
820 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
821 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
822 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
823 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
824 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
825 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
826 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
827 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
828 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
829 Stored in the @code{unchanging}
830 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
831 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
832 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
834 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
835 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
836 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
837 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
838 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
839 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
840 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
841 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
842 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
843 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
845 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
846 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
847 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
848 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
849 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
850 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
851 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
852 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
853 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
854 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
855 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
856 printed as @samp{/s}.
858 @findex SYMBOL_REF_USED
859 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
860 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
861 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
862 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
863 once.  Stored in the @code{used} field.
865 @findex SYMBOL_REF_WEAK
866 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
867 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
868 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
869 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
870 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
872 @findex SYMBOL_REF_FLAG
873 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
874 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
875 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
876 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
877 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
879 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
880 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
881 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
883 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
884 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
885 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
886 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
887 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
888 No other INSNs will be moved over it.
889 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
890 @end table
892 These are the fields to which the above macros refer:
894 @table @code
895 @findex call
896 @cindex @samp{/c} in RTL dump
897 @item call
898 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
900 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
901 infinite loop.
903 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
905 @findex frame_related
906 @cindex @samp{/f} in RTL dump
907 @item frame_related
908 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
909 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
910 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
911 frame pointer.
913 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
915 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
917 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
918 this function's string constant pool.
920 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
922 @findex in_struct
923 @cindex @samp{/s} in RTL dump
924 @item in_struct
925 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
926 contained within the test expression of some loop.
928 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
929 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
931 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
932 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
933 was found.
935 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
936 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
937 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
938 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
940 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
941 dead code.
943 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
944 delay slot of a branch,
945 1 means that this insn is from the target of the branch.
947 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
948 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
950 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
952 @findex return_val
953 @cindex @samp{/i} in RTL dump
954 @item return_val
955 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
956 the value to be returned by the current function.  On
957 machines that pass parameters in registers, the same register number
958 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
959 uses.
961 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
963 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
965 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
967 @findex jump
968 @cindex @samp{/j} in RTL dump
969 @item jump
970 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
971 mem unchanged when we access a component.
973 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
975 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
977 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
979 @findex unchanging
980 @cindex @samp{/u} in RTL dump
981 @item unchanging
982 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
983 that the value of the expression never changes.
985 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
986 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
988 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
989 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
991 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
992 something in the per-function constant pool.
994 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
995 function.
997 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
999 @findex used
1000 @item used
1001 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1002 generation for a function, to count the number of times an expression
1003 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1004 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1006 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1007 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1008 renumbered once.
1010 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1011 the symbol has already been written.
1013 @findex volatil
1014 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1015 @item volatil
1016 @cindex volatile memory references
1017 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1018 expression, it is 1 if the memory
1019 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1020 reordered or combined.
1022 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1023 purposes.
1025 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1026 0 indicates an internal compiler temporary.
1028 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1030 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1031 to a non-local label.
1033 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1034 scheduling barrier.
1036 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1037 @end table
1039 @node Machine Modes
1040 @section Machine Modes
1041 @cindex machine modes
1043 @findex machine_mode
1044 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1045 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1046 type, @code{machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1047 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1048 expressions (declarations and types, to be precise).
1050 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1051 expression is written after the expression code with a colon to separate
1052 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1053 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1054 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1055 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1057 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1058 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1060 @table @code
1061 @findex BImode
1062 @item BImode
1063 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1065 @findex QImode
1066 @item QImode
1067 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1069 @findex HImode
1070 @item HImode
1071 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1073 @findex PSImode
1074 @item PSImode
1075 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1076 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1077 this is the right mode to use for pointers.
1079 @findex SImode
1080 @item SImode
1081 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1083 @findex PDImode
1084 @item PDImode
1085 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1086 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1087 this is the right mode to use for certain pointers.
1089 @findex DImode
1090 @item DImode
1091 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1093 @findex TImode
1094 @item TImode
1095 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1097 @findex OImode
1098 @item OImode
1099 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1101 @findex XImode
1102 @item XImode
1103 ``Hexadeca Integer'' (?) mode represents a sixty-four-byte integer.
1105 @findex QFmode
1106 @item QFmode
1107 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1108 floating point number.
1110 @findex HFmode
1111 @item HFmode
1112 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1113 point number.
1115 @findex TQFmode
1116 @item TQFmode
1117 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1118 (three byte) floating point number.
1120 @findex SFmode
1121 @item SFmode
1122 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1123 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1124 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1125 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1126 single-precision VAX and IBM types.
1128 @findex DFmode
1129 @item DFmode
1130 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1131 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1132 this is a double-precision IEEE floating point number.
1134 @findex XFmode
1135 @item XFmode
1136 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1137 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1138 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1139 to sixteen; this mode is used for either.
1141 @findex SDmode
1142 @item SDmode
1143 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1144 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1145 point).
1147 @findex DDmode
1148 @item DDmode
1149 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1150 floating point number.
1152 @findex TDmode
1153 @item TDmode
1154 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1155 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1157 @findex TFmode
1158 @item TFmode
1159 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1160 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1161 IEEE quad-precision format.
1163 @findex QQmode
1164 @item QQmode
1165 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1166 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1168 @findex HQmode
1169 @item HQmode
1170 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1171 The default format is ``s.15''.
1173 @findex SQmode
1174 @item SQmode
1175 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1176 The default format is ``s.31''.
1178 @findex DQmode
1179 @item DQmode
1180 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1181 The default format is ``s.63''.
1183 @findex TQmode
1184 @item TQmode
1185 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1186 The default format is ``s.127''.
1188 @findex UQQmode
1189 @item UQQmode
1190 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1191 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1193 @findex UHQmode
1194 @item UHQmode
1195 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1196 number.  The default format is ``.16''.
1198 @findex USQmode
1199 @item USQmode
1200 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1201 number.  The default format is ``.32''.
1203 @findex UDQmode
1204 @item UDQmode
1205 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1206 fractional number.  The default format is ``.64''.
1208 @findex UTQmode
1209 @item UTQmode
1210 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1211 fractional number.  The default format is ``.128''.
1213 @findex HAmode
1214 @item HAmode
1215 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1216 The default format is ``s8.7''.
1218 @findex SAmode
1219 @item SAmode
1220 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1221 The default format is ``s16.15''.
1223 @findex DAmode
1224 @item DAmode
1225 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1226 The default format is ``s32.31''.
1228 @findex TAmode
1229 @item TAmode
1230 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1231 The default format is ``s64.63''.
1233 @findex UHAmode
1234 @item UHAmode
1235 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1236 The default format is ``8.8''.
1238 @findex USAmode
1239 @item USAmode
1240 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1241 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1243 @findex UDAmode
1244 @item UDAmode
1245 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1246 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1248 @findex UTAmode
1249 @item UTAmode
1250 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1251 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1253 @findex CCmode
1254 @item CCmode
1255 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1256 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1257 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1258 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1259 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1261 @findex BLKmode
1262 @item BLKmode
1263 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1264 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1265 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1266 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1268 @findex VOIDmode
1269 @item VOIDmode
1270 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1271 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1272 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1273 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1274 the absence of any mode.
1276 @findex QCmode
1277 @findex HCmode
1278 @findex SCmode
1279 @findex DCmode
1280 @findex XCmode
1281 @findex TCmode
1282 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1283 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1284 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1285 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1286 @code{TFmode}, respectively.
1288 @findex CQImode
1289 @findex CHImode
1290 @findex CSImode
1291 @findex CDImode
1292 @findex CTImode
1293 @findex COImode
1294 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1295 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1296 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1297 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1298 respectively.
1300 @findex BND32mode
1301 @findex BND64mode
1302 @item BND32mode BND64mode
1303 These modes stand for bounds for pointer of 32 and 64 bit size respectively.
1304 Mode size is double pointer mode size.
1305 @end table
1307 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1308 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1309 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1311 The only modes which a machine description @i{must} support are
1312 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1313 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1314 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1315 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1316 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1317 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1318 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1320 @cindex mode classes
1321 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1322 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1323 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1324 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1325 mode classes are:
1327 @table @code
1328 @findex MODE_INT
1329 @item MODE_INT
1330 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1331 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1332 @code{OImode}.
1334 @findex MODE_PARTIAL_INT
1335 @item MODE_PARTIAL_INT
1336 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1337 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1339 @findex MODE_FLOAT
1340 @item MODE_FLOAT
1341 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1342 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1343 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1345 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1346 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1347 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1348 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1350 @findex MODE_FRACT
1351 @item MODE_FRACT
1352 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1353 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1355 @findex MODE_UFRACT
1356 @item MODE_UFRACT
1357 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1358 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1360 @findex MODE_ACCUM
1361 @item MODE_ACCUM
1362 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1363 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1365 @findex MODE_UACCUM
1366 @item MODE_UACCUM
1367 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1368 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1370 @findex MODE_COMPLEX_INT
1371 @item MODE_COMPLEX_INT
1372 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1374 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1375 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1376 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1377 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1378 @code{TCmode}.
1380 @findex MODE_FUNCTION
1381 @item MODE_FUNCTION
1382 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1383 (These are not currently implemented).
1385 @findex MODE_CC
1386 @item MODE_CC
1387 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1388 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1389 @xref{Jump Patterns},
1390 also see @ref{Condition Code}.
1392 @findex MODE_POINTER_BOUNDS
1393 @item MODE_POINTER_BOUNDS
1394 Pointer bounds modes.  Used to represent values of pointer bounds type.
1395 Operations in these modes may be executed as NOPs depending on hardware
1396 features and environment setup.
1398 @findex MODE_RANDOM
1399 @item MODE_RANDOM
1400 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1401 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1402 @code{MODE_RANDOM}.
1403 @end table
1405 Here are some C macros that relate to machine modes:
1407 @table @code
1408 @findex GET_MODE
1409 @item GET_MODE (@var{x})
1410 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1412 @findex PUT_MODE
1413 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1414 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1416 @findex NUM_MACHINE_MODES
1417 @item NUM_MACHINE_MODES
1418 Stands for the number of machine modes available on the target
1419 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1420 machine mode.
1422 @findex GET_MODE_NAME
1423 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1424 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1426 @findex GET_MODE_CLASS
1427 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1428 Returns the mode class of mode @var{m}.
1430 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1431 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1432 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1433 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1435 @findex GET_MODE_SIZE
1436 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1437 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1439 @findex GET_MODE_BITSIZE
1440 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1441 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1443 @findex GET_MODE_IBIT
1444 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1445 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1447 @findex GET_MODE_FBIT
1448 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1449 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1451 @findex GET_MODE_MASK
1452 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1453 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1454 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1455 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1457 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1458 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1459 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1461 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1462 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1463 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1464 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1465 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1466 part.
1468 @findex GET_MODE_NUNITS
1469 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1470 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1471 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1473 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1474 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1475 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1476 @end table
1478 The following 3 variables are defined on every target.   They can be
1479 used to allocate buffers that are guaranteed to be large enough to
1480 hold any value that can be represented on the target.   The first two
1481 can be overridden by defining them in the target's mode.def file,
1482 however, the value must be a constant that can determined very early
1483 in the compilation process.   The third symbol cannot be overridden.
1485 @table @code
1486 @findex BITS_PER_UNIT
1487 @item BITS_PER_UNIT
1488 The number of bits in an addressable storage unit (byte).  If you do
1489 not define this, the default is 8.
1491 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1492 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1493 The maximum bitsize of any mode that is used in integer math.  This
1494 should be overridden by the target if it uses large integers as
1495 containers for larger vectors but otherwise never uses the contents to
1496 compute integer values.
1498 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1499 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1500 The bitsize of the largest mode on the target.   
1501 @end table
1503 @findex byte_mode
1504 @findex word_mode
1505 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1506 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1507 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1508 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1510 @node Constants
1511 @section Constant Expression Types
1512 @cindex RTL constants
1513 @cindex RTL constant expression types
1515 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1517 @table @code
1518 @findex const_int
1519 @item (const_int @var{i})
1520 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1521 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1522 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1524 Constants generated for modes with fewer bits than in
1525 @code{HOST_WIDE_INT} must be sign extended to full width (e.g., with
1526 @code{gen_int_mode}).  For constants for modes with more bits than in
1527 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1528 copies of the top bit.  Note however that values are neither
1529 inherently signed nor inherently unsigned; where necessary, signedness
1530 is determined by the rtl operation instead.
1532 @findex const0_rtx
1533 @findex const1_rtx
1534 @findex const2_rtx
1535 @findex constm1_rtx
1536 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1537 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1538 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1539 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1540 only expression for integer value negative one is found in
1541 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1542 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1543 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1544 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1546 @findex const_true_rtx
1547 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1548 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1549 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1550 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1551 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1552 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1554 @findex const_double
1555 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1556 This represents either a floating-point constant of mode @var{m} or
1557 (on older ports that do not define
1558 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT}) an integer constant too large to fit
1559 into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT} bits but small enough to fit within
1560 twice that number of bits.  In the latter case, @var{m} will be
1561 @code{VOIDmode}.  For integral values constants for modes with more
1562 bits than twice the number in @code{HOST_WIDE_INT} the implied high
1563 order bits of that constant are copies of the top bit of
1564 @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.  Note however that integral values are
1565 neither inherently signed nor inherently unsigned; where necessary,
1566 signedness is determined by the rtl operation instead.
1568 On more modern ports, @code{CONST_DOUBLE} only represents floating
1569 point values.  New ports define @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to
1570 make this designation.
1572 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1573 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1574 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1575 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1577 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1578 the number of integers used to store the value depends on the size of
1579 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1580 represent a floating point number, but not precisely in the target
1581 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1582 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1583 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1585 @findex CONST_WIDE_INT
1586 @item (const_wide_int:@var{m} @var{nunits} @var{elt0} @dots{})
1587 This contains an array of @code{HOST_WIDE_INT}s that is large enough
1588 to hold any constant that can be represented on the target.  This form
1589 of rtl is only used on targets that define
1590 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to be nonzero and then
1591 @code{CONST_DOUBLE}s are only used to hold floating-point values.  If
1592 the target leaves @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} defined as 0,
1593 @code{CONST_WIDE_INT}s are not used and @code{CONST_DOUBLE}s are as
1594 they were before.
1596 The values are stored in a compressed format.  The higher-order
1597 0s or -1s are not represented if they are just the logical sign
1598 extension of the number that is represented.
1600 @findex CONST_WIDE_INT_VEC
1601 @item CONST_WIDE_INT_VEC (@var{code})
1602 Returns the entire array of @code{HOST_WIDE_INT}s that are used to
1603 store the value.  This macro should be rarely used.
1605 @findex CONST_WIDE_INT_NUNITS
1606 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code})
1607 The number of @code{HOST_WIDE_INT}s used to represent the number.
1608 Note that this generally is smaller than the number of
1609 @code{HOST_WIDE_INT}s implied by the mode size.
1611 @findex CONST_WIDE_INT_ELT
1612 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code},@var{i})
1613 Returns the @code{i}th element of the array.   Element 0 is contains
1614 the low order bits of the constant.
1616 @findex const_fixed
1617 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1618 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1619 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1620 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1621 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1622 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1624 @findex const_vector
1625 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1626 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1627 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1628 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1630 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1631 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1633 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1634 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1635 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1636 desired.
1638 @findex const_string
1639 @item (const_string @var{str})
1640 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1641 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1642 strings in C are placed in memory.
1644 @findex symbol_ref
1645 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1646 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1647 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1648 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1649 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1650 with @samp{_}.
1652 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1653 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1655 @findex label_ref
1656 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1657 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1658 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1659 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1660 sequence to identify the place where the label should go.
1662 The reason for using a distinct expression type for code label
1663 references is so that jump optimization can distinguish them.
1665 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1666 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1668 @findex const
1669 @item (const:@var{m} @var{exp})
1670 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1671 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1672 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1673 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1674 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1675 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1677 @var{m} should be @code{Pmode}.
1679 @findex high
1680 @item (high:@var{m} @var{exp})
1681 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1682 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1683 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1684 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1685 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1686 reference a global memory location.
1688 @var{m} should be @code{Pmode}.
1689 @end table
1691 @findex CONST0_RTX
1692 @findex CONST1_RTX
1693 @findex CONST2_RTX
1694 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1695 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1696 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1697 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1698 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1699 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1700 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1701 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1702 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1703 for vector modes.
1705 @node Regs and Memory
1706 @section Registers and Memory
1707 @cindex RTL register expressions
1708 @cindex RTL memory expressions
1710 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1711 registers and to main memory.
1713 @table @code
1714 @findex reg
1715 @cindex hard registers
1716 @cindex pseudo registers
1717 @item (reg:@var{m} @var{n})
1718 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1719 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1720 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1721 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1722 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1723 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1724 registers or into memory references.
1726 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1727 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1728 For example, a register may contain a full word but there may be
1729 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1730 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1731 various precisions.
1733 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1734 the mode must always be specified.
1736 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1737 description, since the number of hard registers on the machine is an
1738 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1739 all of the machine registers must be general registers.  All the
1740 machine registers that can be used for storage of data are given
1741 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1742 instructions or can hold only certain types of data.
1744 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1745 function, but each pseudo register is given a natural mode
1746 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1747 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1748 expression is used.
1750 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1751 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1752 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1753 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1754 with the specified one.
1756 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1757 represented by a unique @code{reg} expression.
1759 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1760 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1761 Some pseudo register numbers, those within the range of
1762 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1763 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1764 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1765 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1766 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1768 @table @code
1769 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1770 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1771 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1772 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1773 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1774 registers.
1776 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1777 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1778 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1779 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1780 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1782 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1783 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1784 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1785 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1786 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1787 to the first variable on the stack.
1789 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1790 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1791 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1792 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1793 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1795 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1796 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1797 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1798 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1799 memory desired.
1801 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1802 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1803 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1804 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1806 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1807 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1808 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1809 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1810 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1812 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1813 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1814 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1815 @end table
1817 @findex subreg
1818 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1820 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1821 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1822 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1824 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1825 operate on it in a different mode, the register must be
1826 enclosed in a @code{subreg}.
1828 There are currently three supported types for the first operand of a
1829 @code{subreg}:
1830 @itemize
1831 @item pseudo registers
1832 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1833 @code{reg}s as their first operand.
1835 @item mem
1836 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1837 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1838 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1839 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1840 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1841 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1842 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1843 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1844 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1845 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1846 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1847 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1849 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1850 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1851 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1852 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1853 supported in the future.
1855 @item hard registers
1856 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1857 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1858 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1860 @end itemize
1862 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1863 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1865 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1866 usage and rules:
1868 @table @asis
1869 @item Paradoxical subregs
1870 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1871 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1872 class of @code{subreg} is:
1874 @smallexample
1875 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1876 @end smallexample
1878 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1879 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1880 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1881 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1882 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1883 defined.
1885 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1887 @itemize
1888 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1889 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1890 can control how the high-order bits are defined.
1892 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1893 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1894 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1895 Such subregs usually represent local variables, register variables
1896 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1898 @end itemize
1900 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1901 big-endian targets.
1903 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1905 @smallexample
1906 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1907 @end smallexample
1909 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1910 2 bytes.  A subsequent:
1912 @smallexample
1913 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1914 @end smallexample
1916 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1917 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1918 false.
1920 @item Normal subregs
1921 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1922 expression is called @dfn{normal}.
1924 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1925 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1926 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1927 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1928 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1930 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1931 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1932 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1933 alone.
1935 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1936 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1937 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1938 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1939 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1940 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1942 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1943 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1944 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1945 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1947 @itemize
1948 @item
1949 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1950 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1951 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1952 significant word.
1954 @item
1955 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1956 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1957 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1958 significant byte within a word.
1959 @end itemize
1961 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1962 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1963 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1964 floating point values as if they had the same endianness as integer
1965 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1966 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1967 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1969 Thus,
1971 @smallexample
1972 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1973 @end smallexample
1975 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1977 @smallexample
1978 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1979 @end smallexample
1981 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1982 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1984 @end table
1986 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1987 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1988 number of undefined bits.  For example:
1990 @smallexample
1991 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1992 @end smallexample
1994 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1995 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1996 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1997 two @code{subreg}s:
1999 @smallexample
2000 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
2001 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
2002 @end smallexample
2004 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
2005 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
2006 of undefined bits.
2008 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
2010 @smallexample
2011 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
2012 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
2013 @end smallexample
2015 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
2016 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
2017 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
2018 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
2020 @smallexample
2021 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
2022 @end smallexample
2024 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
2025 value @samp{(reg:HI 4)}.
2027 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
2028 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
2029 If the semantics are not correct for particular combinations of
2030 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
2031 must ensure that those combinations are never used.  For example:
2033 @smallexample
2034 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
2035 @end smallexample
2037 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
2039 @findex SUBREG_REG
2040 @findex SUBREG_BYTE
2041 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
2042 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
2043 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
2045 It has been several years since a platform in which
2046 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
2047 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
2048 may be confronted with code rot.
2050 @findex scratch
2051 @cindex scratch operands
2052 @item (scratch:@var{m})
2053 This represents a scratch register that will be required for the
2054 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
2055 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
2056 the reload pass.
2058 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
2059 (@pxref{Side Effects}).
2061 @findex cc0
2062 @cindex condition code register
2063 @item (cc0)
2064 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2065 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2067 @itemize @bullet
2068 @item
2069 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2070 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2072 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2073 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2074 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2075 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2077 @item
2078 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2079 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2080 which comparison instructions must specify the condition to test.
2082 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2083 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2084 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2085 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2086 @end itemize
2088 @findex cc0_rtx
2089 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2090 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2091 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2093 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2094 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2095 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2096 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2097 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2098 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2099 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2100 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2102 On some machines, the condition code register is given a register number
2103 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2104 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2105 condition code.  Other machines store condition codes in general
2106 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2108 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2109 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2110 condition code.  This is best handled by normally generating the
2111 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2112 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2113 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2114 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2116 @findex pc
2117 @item (pc)
2118 @cindex program counter
2119 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2120 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2121 certain specific contexts in jump instructions.
2123 @findex pc_rtx
2124 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2125 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2126 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2128 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2129 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2131 @findex mem
2132 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2133 This RTX represents a reference to main memory at an address
2134 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2135 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2136 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2137 reference the same memory address.
2139 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2140 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2141 stack deallocation patterns.
2143 @findex concat
2144 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2145 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2146 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2147 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2148 ordinary insn chain.
2150 @findex concatn
2151 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2152 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2153 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2154 declarations, and not in the insn chain.
2155 @end table
2157 @node Arithmetic
2158 @section RTL Expressions for Arithmetic
2159 @cindex arithmetic, in RTL
2160 @cindex math, in RTL
2161 @cindex RTL expressions for arithmetic
2163 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2164 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2165 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2166 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2168 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2169 second operand.
2171 @table @code
2172 @findex plus
2173 @findex ss_plus
2174 @findex us_plus
2175 @cindex RTL sum
2176 @cindex RTL addition
2177 @cindex RTL addition with signed saturation
2178 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2179 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2180 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2181 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2183 These three expressions all represent the sum of the values
2184 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2185 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2186 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2187 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2188 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2190 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2192 @findex lo_sum
2193 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2195 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2196 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2197 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2198 to reference a global memory location.
2200 The number of low order bits is machine-dependent but is
2201 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2202 bits set by @code{high}.
2204 @var{m} should be @code{Pmode}.
2206 @findex minus
2207 @findex ss_minus
2208 @findex us_minus
2209 @cindex RTL difference
2210 @cindex RTL subtraction
2211 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2212 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2213 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2214 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2215 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2217 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2218 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2219 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2221 @findex compare
2222 @cindex RTL comparison
2223 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2224 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2225 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2226 infinite precision.
2228 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2229 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2230 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2231 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2232 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2233 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2235 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2236 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2237 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2238 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2239 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2240 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2241 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2242 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2243 this information.
2245 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2246 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2247 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2248 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2249 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2250 be @code{VOIDmode}.
2252 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2253 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2255 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2256 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2257 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2258 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2259 still known.
2261 @findex neg
2262 @findex ss_neg
2263 @findex us_neg
2264 @cindex negation
2265 @cindex negation with signed saturation
2266 @cindex negation with unsigned saturation
2267 @item (neg:@var{m} @var{x})
2268 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2269 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2270 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2271 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2272 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2273 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2274 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2275 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2276 maximum or minimum signed or unsigned value.
2278 @findex mult
2279 @findex ss_mult
2280 @findex us_mult
2281 @cindex multiplication
2282 @cindex product
2283 @cindex multiplication with signed saturation
2284 @cindex multiplication with unsigned saturation
2285 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2286 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2287 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2288 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2289 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2290 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2291 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2293 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2294 than the operands.  Write the pattern for this as
2296 @smallexample
2297 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2298 @end smallexample
2300 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2301 not be the same.
2303 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2304 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2306 @findex fma
2307 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2308 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2309 functions, which compute @samp{@var{x} * @var{y} + @var{z}}
2310 without doing an intermediate rounding step.
2312 @findex div
2313 @findex ss_div
2314 @cindex division
2315 @cindex signed division
2316 @cindex signed division with signed saturation
2317 @cindex quotient
2318 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2319 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2320 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2321 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2322 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2323 quotient.
2324 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2325 or minimum signed value.
2327 Some machines have division instructions in which the operands and
2328 quotient widths are not all the same; you should represent
2329 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2331 @smallexample
2332 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2333 @end smallexample
2335 @findex udiv
2336 @cindex unsigned division
2337 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2338 @cindex division
2339 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2340 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2341 Like @code{div} but represents unsigned division.
2342 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2343 or minimum unsigned value.
2345 @findex mod
2346 @findex umod
2347 @cindex remainder
2348 @cindex division
2349 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2350 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2351 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2352 the quotient.
2354 @findex smin
2355 @findex smax
2356 @cindex signed minimum
2357 @cindex signed maximum
2358 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2359 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2360 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2361 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2362 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2363 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2364 is returned as the result.
2366 @findex umin
2367 @findex umax
2368 @cindex unsigned minimum and maximum
2369 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2370 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2371 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2372 integers.
2374 @findex not
2375 @cindex complement, bitwise
2376 @cindex bitwise complement
2377 @item (not:@var{m} @var{x})
2378 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2379 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2381 @findex and
2382 @cindex logical-and, bitwise
2383 @cindex bitwise logical-and
2384 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2385 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2386 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2387 a fixed-point machine mode.
2389 @findex ior
2390 @cindex inclusive-or, bitwise
2391 @cindex bitwise inclusive-or
2392 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2393 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2394 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2395 fixed-point mode.
2397 @findex xor
2398 @cindex exclusive-or, bitwise
2399 @cindex bitwise exclusive-or
2400 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2401 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2402 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2403 fixed-point mode.
2405 @findex ashift
2406 @findex ss_ashift
2407 @findex us_ashift
2408 @cindex left shift
2409 @cindex shift
2410 @cindex arithmetic shift
2411 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2412 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2413 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2414 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2415 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2416 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2417 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2418 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2419 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2420 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2421 shifted out differs from the final sign bit.
2423 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2424 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2425 mode is determined by the mode called for in the machine description
2426 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2427 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2429 @findex lshiftrt
2430 @cindex right shift
2431 @findex ashiftrt
2432 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2433 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2434 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2435 these two operations are distinct.
2437 @findex rotate
2438 @cindex rotate
2439 @cindex left rotate
2440 @findex rotatert
2441 @cindex right rotate
2442 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2443 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2444 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2445 use @code{rotate}.
2447 @findex abs
2448 @findex ss_abs
2449 @cindex absolute value
2450 @item (abs:@var{m} @var{x})
2451 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2452 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2453 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2454 maximum signed value.
2457 @findex sqrt
2458 @cindex square root
2459 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2460 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2461 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2463 @findex ffs
2464 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2465 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2466 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2467 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2468 or @code{VOIDmode}.
2470 @findex clrsb
2471 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2472 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2473 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2474 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2475 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2476 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2478 @findex clz
2479 @item (clz:@var{m} @var{x})
2480 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2481 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2482 If @var{x} is zero, the value is determined by
2483 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2484 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2485 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2487 @findex ctz
2488 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2489 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2490 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2491 If @var{x} is zero, the value is determined by
2492 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2493 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2494 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2496 @findex popcount
2497 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2498 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2499 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2501 @findex parity
2502 @item (parity:@var{m} @var{x})
2503 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2504 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2505 @code{VOIDmode}.
2507 @findex bswap
2508 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2509 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2510 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2511 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2512 @end table
2514 @node Comparisons
2515 @section Comparison Operations
2516 @cindex RTL comparison operations
2518 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2519 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2520 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2521 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2522 whose results have a `MODE_INT' mode,
2523 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2524 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2525 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2526 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2527 that return vector results.
2528 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2529 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2530 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2531 @code{VOIDmode}.
2533 @cindex condition codes
2534 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2535 comparison operators may be used to compare the condition codes
2536 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2537 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2538 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2539 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2540 code; only @code{note} insns may separate them.
2542 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2543 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2544 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2545 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2546 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2547 constant folding.
2549 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2550 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2551 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2552 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2553 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2554 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2556 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2557 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2558 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2559 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2560 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2561 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2563 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2564 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2566 @table @code
2567 @findex eq
2568 @cindex equal
2569 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2570 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2571 are equal, otherwise 0.
2573 @findex ne
2574 @cindex not equal
2575 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2576 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2577 are not equal, otherwise 0.
2579 @findex gt
2580 @cindex greater than
2581 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2582 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2583 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2585 @findex gtu
2586 @cindex greater than
2587 @cindex unsigned greater than
2588 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2589 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2591 @findex lt
2592 @cindex less than
2593 @findex ltu
2594 @cindex unsigned less than
2595 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2596 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2597 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2599 @findex ge
2600 @cindex greater than
2601 @findex geu
2602 @cindex unsigned greater than
2603 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2604 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2605 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2607 @findex le
2608 @cindex less than or equal
2609 @findex leu
2610 @cindex unsigned less than
2611 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2612 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2613 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2615 @findex if_then_else
2616 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2617 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2618 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2619 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2620 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2621 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2623 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2624 to express conditional jumps.
2626 @findex cond
2627 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2628 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2629 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2630 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2631 none of the tests are nonzero expressions.
2633 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2634 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2635 @end table
2637 @node Bit-Fields
2638 @section Bit-Fields
2639 @cindex bit-fields
2641 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2643 @table @code
2644 @findex sign_extract
2645 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2646 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2647 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2648 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2649 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2650 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2651 @var{pos} counts from.
2653 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2654 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2655 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2656 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2657 which is the default if none is specified.
2659 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2660 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2662 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2663 @var{loc} if it were a register.
2665 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2666 in RTL.
2668 @findex zero_extract
2669 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2670 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2671 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2672 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2674 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2675 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2676 insertion of a value into the specified bit-field.
2677 @end table
2679 @node Vector Operations
2680 @section Vector Operations
2681 @cindex vector operations
2683 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2684 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2685 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2686 operations.
2688 @table @code
2689 @findex vec_merge
2690 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2691 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2692 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2693 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2694 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2695 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2696 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2698 @findex vec_select
2699 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2700 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2701 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2702 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2703 number of the source subpart that should be stored into it.
2704 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2705 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2706 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2708 @findex vec_concat
2709 @item (vec_concat:@var{m} @var{x1} @var{x2})
2710 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2711 vectors or scalars @var{x1} and @var{x2}; its length is the sum of the
2712 lengths of the two inputs.
2714 @findex vec_duplicate
2715 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{x})
2716 This operation converts a scalar into a vector or a small vector into a
2717 larger one by duplicating the input values.  The output vector mode must have
2718 the same submodes as the input vector mode or the scalar modes, and the
2719 number of output parts must be an integer multiple of the number of input
2720 parts.
2722 @end table
2724 @node Conversions
2725 @section Conversions
2726 @cindex conversions
2727 @cindex machine mode conversions
2729 All conversions between machine modes must be represented by
2730 explicit conversion operations.  For example, an expression
2731 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2732 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2733 operation requires two operands of the same machine mode.
2734 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2735 operation, as in
2737 @smallexample
2738 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2739 @end smallexample
2741 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2742 may be more than one way of converting from a given starting mode
2743 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2744 to do it.
2746 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2747 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2748 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2749 must be placed into a register.
2751 @table @code
2752 @findex sign_extend
2753 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2754 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2755 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2756 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2758 @findex zero_extend
2759 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2760 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2761 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2762 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2764 @findex float_extend
2765 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2766 Represents the result of extending the value @var{x}
2767 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2768 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2770 @findex truncate
2771 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2772 Represents the result of truncating the value @var{x}
2773 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2774 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2776 @findex ss_truncate
2777 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2778 Represents the result of truncating the value @var{x}
2779 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2780 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2781 modes.
2783 @findex us_truncate
2784 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2785 Represents the result of truncating the value @var{x}
2786 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2787 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2788 modes.
2790 @findex float_truncate
2791 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2792 Represents the result of truncating the value @var{x}
2793 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2794 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2796 @findex float
2797 @item (float:@var{m} @var{x})
2798 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2799 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2801 @findex unsigned_float
2802 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2803 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2804 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2806 @findex fix
2807 @item (fix:@var{m} @var{x})
2808 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2809 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2810 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2811 towards zero.
2813 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2814 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2815 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2816 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2818 @findex unsigned_fix
2819 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2820 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2821 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2822 is not specified.
2824 @findex fract_convert
2825 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2826 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2827 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2828 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2829 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2830 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2831 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2833 @findex sat_fract
2834 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2835 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2836 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2837 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2838 fixed-point mode @var{m}.
2839 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2840 maximum or the minimum.
2842 @findex unsigned_fract_convert
2843 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2844 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2845 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2846 fixed-point mode @var{m}.
2847 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2849 @findex unsigned_sat_fract
2850 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2851 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2852 fixed-point mode @var{m}.
2853 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2854 maximum or the minimum.
2855 @end table
2857 @node RTL Declarations
2858 @section Declarations
2859 @cindex RTL declarations
2860 @cindex declarations, RTL
2862 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2863 but rather state assertions about their operands.
2865 @table @code
2866 @findex strict_low_part
2867 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2868 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2869 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2870 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2871 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2873 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2874 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2875 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2876 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2877 register when @var{m} is less than a word.
2878 @end table
2880 @node Side Effects
2881 @section Side Effect Expressions
2882 @cindex RTL side effect expressions
2884 The expression codes described so far represent values, not actions.
2885 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2886 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2887 expression codes are used to represent side effects.
2889 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2890 the codes described above, which represent values, appear only as
2891 the operands of these.
2893 @table @code
2894 @findex set
2895 @item (set @var{lval} @var{x})
2896 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2897 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2898 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2899 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2900 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2902 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2903 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2905 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2906 width of the register, then it means that the part of the register
2907 specified by the machine mode is given the specified value and the
2908 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2909 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2910 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2911 an undefined way.
2913 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2914 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2915 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2917 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2918 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2919 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2920 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2921 appear in @var{lval}.
2923 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2924 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2925 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2926 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2927 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2928 Use the former expression to save space during the compilation.
2930 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2931 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2932 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2933 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2934 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2935 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2936 is also passed partly in memory.
2938 @cindex jump instructions and @code{set}
2939 @cindex @code{if_then_else} usage
2940 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2941 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2942 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2943 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2944 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2945 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2946 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2947 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2948 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2949 branch tables.
2951 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2952 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2953 valid for the mode of @var{lval}.
2955 @findex SET_DEST
2956 @findex SET_SRC
2957 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2958 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2960 @findex return
2961 @item (return)
2962 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2963 current function, on machines where this can be done with one
2964 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2965 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2966 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2967 the @code{return} expression code is never used.
2969 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2970 placed in @code{pc} to return to the caller.
2972 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2973 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2975 @findex simple_return
2976 @item (simple_return)
2977 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
2978 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
2979 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
2980 conditional jumps.
2982 @findex call
2983 @item (call @var{function} @var{nargs})
2984 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2985 whose address is the address of the function to be called.
2986 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2987 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2988 others, it represents the number of argument registers.
2990 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2991 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2992 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2993 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2994 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2995 addressed.
2997 @findex clobber
2998 @item (clobber @var{x})
2999 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
3000 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
3001 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
3003 One place this is used is in string instructions that store standard
3004 values into particular hard registers.  It may not be worth the
3005 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
3006 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
3007 attempt to keep data in them across the string instruction.
3009 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
3010 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
3011 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
3012 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
3014 Note that the machine description classifies certain hard registers as
3015 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
3016 default to clobber these registers, so there is no need to use
3017 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
3018 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
3019 unless the function is declared @code{const}.
3021 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
3022 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
3023 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
3024 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
3025 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
3027 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
3028 and add instructions don't use an MQ register but which has an
3029 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
3030 a combined instruction might require a temporary register while the
3031 constituent instructions might not.
3033 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
3034 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
3035 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
3036 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
3037 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
3038 register to the clobber and the input operands if there is an insn
3039 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
3040 the clobber and the hard register is in register classes of the
3041 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
3042 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
3043 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
3044 there for use as a temporary.
3046 For instructions that require a temporary register, you should use
3047 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
3048 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
3049 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
3050 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
3051 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
3053 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
3054 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
3055 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
3056 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
3058 @findex use
3059 @item (use @var{x})
3060 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
3061 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
3062 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3063 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3064 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3066 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3067 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3068 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3069 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3070 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3071 of a special control register:
3073 @smallexample
3074 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3075                                        (reg:SI 4)] 0))
3076            (use (reg:SI 1))])
3077 @end smallexample
3079 @noindent
3081 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3082 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3083 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3084 if register 1 changes in between.
3086 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3087 that the register is live.  You should think twice before adding
3088 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3089 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3090 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3091 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3092 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3093 @samp{call} patterns.
3095 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3096 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3097 before the reload phase exits.
3099 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3100 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3101 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3102 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3103 phase exits.
3105 @findex parallel
3106 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3107 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3108 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3109 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3110 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3111 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3113 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3114 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3115 performed.  For example,
3117 @smallexample
3118 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3119            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3120 @end smallexample
3122 @noindent
3123 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3124 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3125 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3126 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3128 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3129 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3130 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3131 instruction this way:
3133 @smallexample
3134 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3135            (set (pc) (if_then_else
3136                         (eq (cc0) (const_int 0))
3137                         (label_ref @dots{})
3138                         (pc)))])
3139 @end smallexample
3141 @noindent
3142 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3143 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3144 new value that is set by this instruction.
3146 @cindex peephole optimization, RTL representation
3147 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3148 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3149 whose elements are the operands needed to output the resulting
3150 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3151 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3152 but it is OK then because no further optimization remains to be done.
3153 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3154 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3156 @findex cond_exec
3157 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3158 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3159 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3160 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3161 side-effects.
3163 @findex sequence
3164 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3165 Represents a sequence of insns.  If a @code{sequence} appears in the
3166 chain of insns, then each of the @var{insns} that appears in the sequence
3167 must be suitable for appearing in the chain of insns, i.e. must satisfy
3168 the @code{INSN_P} predicate.
3170 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3171 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3172 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3173 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3175 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3176 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3177 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3178 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3179 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3180 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3181 @xref{Delay Slots}.
3183 Some back ends also use @code{sequence} objects for purposes other than
3184 delay-slot groups.  This is not supported in the common parts of the
3185 compiler, which treat such sequences as delay-slot groups.
3187 DWARF2 Call Frame Address (CFA) adjustments are sometimes also expressed
3188 using @code{sequence} objects as the value of a @code{RTX_FRAME_RELATED_P}
3189 note.  This only happens if the CFA adjustments cannot be easily derived
3190 from the pattern of the instruction to which the note is attached.  In
3191 such cases, the value of the note is used instead of best-guesing the
3192 semantics of the instruction.  The back end can attach notes containing
3193 a @code{sequence} of @code{set} patterns that express the effect of the
3194 parent instruction.
3195 @end table
3197 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3198 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3199 effects as such:
3201 @table @code
3202 @findex asm_input
3203 @item (asm_input @var{s})
3204 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3206 @findex unspec
3207 @findex unspec_volatile
3208 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3209 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3210 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3211 selects between multiple machine-specific operations.
3212 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3213 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3215 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3216 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3218 @findex addr_vec
3219 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3220 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3221 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3222 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3223 @code{Pmode}.
3225 @findex addr_diff_vec
3226 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3227 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3228 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3229 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3230 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3231 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3232 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3233 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3234 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3236 @findex prefetch
3237 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3238 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3239 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3240 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3241 prefetch.
3242 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3243 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3244 targets that do not support locality hints should ignore this.
3246 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3247 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3248 instructions.
3249 @end table
3251 @node Incdec
3252 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3253 @cindex RTL preincrement
3254 @cindex RTL postincrement
3255 @cindex RTL predecrement
3256 @cindex RTL postdecrement
3258 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3260 @table @code
3261 @findex pre_dec
3262 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3263 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3264 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3265 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3266 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3267 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3268 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3269 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3270 example of its use:
3272 @smallexample
3273 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3274 @end smallexample
3276 @noindent
3277 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3278 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3280 @findex pre_inc
3281 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3282 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3284 @findex post_dec
3285 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3286 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3287 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3288 being decremented.
3290 @findex post_inc
3291 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3292 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3294 @findex post_modify
3295 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3297 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3298 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3299 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3300 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3302 The expression @var{y} must be one of three forms:
3303 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3304 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3305 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3306 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3308 Here is an example of its use:
3310 @smallexample
3311 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3312                                           (reg:SI 48))))
3313 @end smallexample
3315 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3316 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3318 @findex pre_modify
3319 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3320 Similar except side effects happen before the use.
3321 @end table
3323 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3324 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3325 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3326 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3327 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3328 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3330 If a register used as the operand of these expressions is used in
3331 another address in an insn, the original value of the register is used.
3332 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3333 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3334 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3335 as ambiguous and disallowed.
3337 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3338 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3339 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3340 done because machines that allow these operations at all typically
3341 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3342 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3343 in the machine description.
3345 @node Assembler
3346 @section Assembler Instructions as Expressions
3347 @cindex assembler instructions in RTL
3349 @cindex @code{asm_operands}, usage
3350 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3351 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3352 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3353 a single output operand, like this:
3355 @smallexample
3356 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3357 @end smallexample
3359 @noindent
3360 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3361 the value that is stored in @code{outputvar}:
3363 @smallexample
3364 (set @var{rtx-for-outputvar}
3365      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3366                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3367                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3368                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3369 @end smallexample
3371 @noindent
3372 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3373 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3374 output operand among the output operands specified, a vector of input
3375 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3376 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3377 @code{*z}.
3379 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3380 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3381 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3382 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3383 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3384 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3386 @node Debug Information
3387 @section Variable Location Debug Information in RTL
3388 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3390 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3391 annotations to determine what user variables memory and register
3392 references refer to.
3394 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3395 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3396 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3397 location may vary, it relies on the following types of notes.
3399 @table @code
3400 @findex var_location
3401 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3402 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3403 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3404 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3405 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3406 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3407 indicating whether the variable is known to be initialized or
3408 uninitialized.
3410 @findex debug_expr
3411 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3412 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3413 that points back to it, within value expressions in
3414 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3416 @end table
3418 @node Insns
3419 @section Insns
3420 @cindex insns
3422 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3423 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3424 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3425 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3426 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3427 declarative information.
3429 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3430 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3431 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3432 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3433 these copies will always be identical and will only appear inside a
3434 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3435 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3436 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3437 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3438 always used:
3440 @table @code
3441 @findex INSN_UID
3442 @item INSN_UID (@var{i})
3443 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3445 @findex PREV_INSN
3446 @item PREV_INSN (@var{i})
3447 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3448 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3450 @findex NEXT_INSN
3451 @item NEXT_INSN (@var{i})
3452 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3453 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3454 @end table
3456 @findex get_insns
3457 @findex get_last_insn
3458 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3459 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3460 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3461 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3462 the first insn,
3464 @smallexample
3465 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3466 @end smallexample
3468 @noindent
3469 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3471 @smallexample
3472 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3473 @end smallexample
3475 @noindent
3476 is always true.
3478 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3479 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3480 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3481 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3482 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3483 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3485 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3486 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3487 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3488 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3489 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3490 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3491 to find the containing @code{sequence} expression.
3493 Every insn has one of the following expression codes:
3495 @table @code
3496 @findex insn
3497 @item insn
3498 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3499 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3500 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3501 should jump or do function calls.
3503 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3504 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3506 @findex jump_insn
3507 @item jump_insn
3508 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3509 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3510 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3511 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3512 @code{jump_insn}.
3514 @findex JUMP_LABEL
3515 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3516 accessed in the same way and in addition contain a field
3517 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3519 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3520 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3521 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3522 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3523 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3524 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3525 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3526 insn.
3528 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3529 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3531 @findex call_insn
3532 @item call_insn
3533 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3534 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3535 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3536 unpredictably.
3538 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3539 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3540 accessed in the same way and in addition contain a field
3541 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3542 @code{expr_list} expressions) containing @code{use}, @code{clobber} and
3543 sometimes @code{set} expressions that denote hard registers and
3544 @code{mem}s used or clobbered by the called function.
3546 A @code{mem} generally points to a stack slot in which arguments passed
3547 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3548 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3549 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3550 the stack slot will be mentioned in @code{clobber} and @code{use}
3551 entries; if it's callee-copied, only a @code{use} will appear, and the
3552 @code{mem} may point to addresses that are not stack slots.
3554 Registers occurring inside a @code{clobber} in this list augment
3555 registers specified in @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3556 Basics}).
3558 If the list contains a @code{set} involving two registers, it indicates
3559 that the function returns one of its arguments.  Such a @code{set} may
3560 look like a no-op if the same register holds the argument and the return
3561 value.
3563 @findex code_label
3564 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3565 @item code_label
3566 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3567 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3568 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3569 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3570 labels in the compilation (not just in the current function).
3571 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3572 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3573 the label number.
3575 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3576 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3577 the label, as a number.
3579 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3580 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3582 @findex LABEL_NUSES
3583 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3584 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3585 referenced in the current function.
3587 @findex LABEL_KIND
3588 @findex SET_LABEL_KIND
3589 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3590 @cindex alternate entry points
3591 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3592 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3593 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3594 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3595 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3596 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3597 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3598 same name).
3600 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3601 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3602 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3603 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3604 The only place that cares about the distinction between static, global,
3605 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3606 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3607 @file{final.c}.
3609 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3611 @findex jump_table_data
3612 @item jump_table_data
3613 A @code{jump_table_data} insn is a placeholder for the jump-table data
3614 of a @code{casesi} or @code{tablejump} insn.  They are placed after
3615 a @code{tablejump_p} insn.  A @code{jump_table_data} insn is not part o
3616 a basic blockm but it is associated with the basic block that ends with
3617 the @code{tablejump_p} insn.  The @code{PATTERN} of a @code{jump_table_data}
3618 is always either an @code{addr_vec} or an @code{addr_diff_vec}, and a
3619 @code{jump_table_data} insn is always preceded by a @code{code_label}.
3620 The @code{tablejump_p} insn refers to that @code{code_label} via its
3621 @code{JUMP_LABEL}.
3623 @findex barrier
3624 @item barrier
3625 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3626 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3627 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3628 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3629 They contain no information beyond the three standard fields.
3631 @findex note
3632 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3633 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3634 @item note
3635 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3636 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3637 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3638 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3640 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3641 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3642 that the line came from.  These notes control generation of line
3643 number data in the assembler output.
3645 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3646 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3647 must contain a null pointer):
3649 @table @code
3650 @findex NOTE_INSN_DELETED
3651 @item NOTE_INSN_DELETED
3652 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3653 delete insns by altering them into notes of this kind.
3655 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3656 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3657 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3658 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3659 code jumps to it.
3661 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3662 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3663 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3664 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3665 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3666 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3667 of debugging information.
3669 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3670 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3671 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3672 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3673 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3674 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_EH_HANDLER}
3675 identifies which region is associated with these notes.
3677 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3678 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3679 Appears at the start of the function body, after the function
3680 prologue.
3682 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3683 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3684 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3685 This note is used to generate variable location debugging information.
3686 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3687 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3688 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3689 point in the program up to the next such note for the same user
3690 variable.
3692 @end table
3694 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3696 @findex debug_insn
3697 @findex INSN_VAR_LOCATION
3698 @item debug_insn
3699 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3700 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3701 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3702 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3703 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3704 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3705 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3706 it stands for the value bound to the corresponding
3707 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3709 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3710 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3711 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3712 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3713 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3714 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3715 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3716 be used to compute the value of each user variable at as many points
3717 (ranges, actually) in the program as possible.
3719 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3720 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3721 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3722 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3723 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3724 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3725 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3726 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3727 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3728 point in which the register is modified.
3730 @end table
3732 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3733 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3734 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3735 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3736 phases use the mode for various purposes.
3738 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3739 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3740 been processed.
3742 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3743 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3744 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3745 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3746 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3748 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3749 and @code{call_insn} insns:
3751 @table @code
3752 @findex PATTERN
3753 @item PATTERN (@var{i})
3754 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3755 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3756 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3757 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3758 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3759 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3760 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3761 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3762 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3763 @code{parallel} expression.
3765 @findex INSN_CODE
3766 @item INSN_CODE (@var{i})
3767 An integer that says which pattern in the machine description matches
3768 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3770 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3771 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3772 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3774 @findex asm_noperands
3775 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3776 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3777 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3778 such insns.
3780 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3781 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3782 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3784 @findex LOG_LINKS
3785 @item LOG_LINKS (@var{i})
3786 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3787 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3788 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3789 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3790 Def-use and use-def chains are now preferred.
3792 @findex REG_NOTES
3793 @item REG_NOTES (@var{i})
3794 A list (chain of @code{expr_list}, @code{insn_list} and @code{int_list}
3795 expressions) giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3796 information pertaining to the registers used in this insn.
3797 @end table
3799 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3800 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3801 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3802 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3803 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3804 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3805 expressions).  Their order is not significant.
3807 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3808 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3809 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3810 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3811 that are used for the first time in this insn.
3813 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3814 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} and @code{int_list}
3815 expressions in addition to @code{insn_list} expressions.  There are several
3816 kinds of register notes, which are distinguished by the machine mode, which
3817 in a register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3818 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3819 the kind of note.
3821 @findex REG_NOTE_KIND
3822 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3823 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3824 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3825 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3826 @var{newkind}.
3828 Register notes are of three classes: They may say something about an
3829 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3830 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3831 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3833 These register notes annotate inputs to an insn:
3835 @table @code
3836 @findex REG_DEAD
3837 @item REG_DEAD
3838 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3839 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3840 of the program.
3842 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3843 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3844 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3846 @findex REG_UNUSED
3847 @item REG_UNUSED
3848 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3849 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3850 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3851 These two notes are independent; both may be present for the same
3852 register.
3854 @findex REG_INC
3855 @item REG_INC
3856 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3857 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3858 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3859 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3861 @findex REG_NONNEG
3862 @item REG_NONNEG
3863 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3864 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3865 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3867 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3868 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3870 @findex REG_LABEL_OPERAND
3871 @item REG_LABEL_OPERAND
3872 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3873 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3874 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3875 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3876 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3877 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3878 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3880 @findex REG_LABEL_TARGET
3881 @item REG_LABEL_TARGET
3882 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3883 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3884 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3885 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3886 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3887 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3888 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3890 @findex REG_CROSSING_JUMP
3891 @item REG_CROSSING_JUMP
3892 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3893 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3894 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3895 of this note indicates to other optimizations that this branching
3896 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3897 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3898 into hot and cold sections is turned on.
3900 @findex REG_SETJMP
3901 @item REG_SETJMP
3902 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
3903 related function.
3904 @end table
3906 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3908 @table @code
3909 @findex REG_EQUIV
3910 @findex REG_EQUAL
3911 @item REG_EQUIV
3912 @itemx REG_EQUAL
3913 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3914 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3915 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3916 value which the insn explicitly copies into the register may look
3917 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3918 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3919 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3920 of the @code{subreg} expression.
3922 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3923 the entire function, and could validly be replaced in all its
3924 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3925 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3926 example, when a constant is loaded into a register that is never
3927 assigned any other value, this kind of note is used.
3929 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3930 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3931 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3932 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3933 by the stack slot throughout the function.
3935 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3936 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3937 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3938 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3939 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3940 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3941 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3942 well.  This is used on machines for which the calling convention
3943 allocates stack space for register parameters.  See
3944 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3946 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3947 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3948 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3949 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3950 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3951 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3952 final value.
3954 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3955 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3956 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3957 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3958 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3959 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3960 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3961 insufficient registers are available.
3963 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3964 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3965 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3966 throughout their entire life, which is not detected until later in
3967 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3968 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3969 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3970 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3971 destination register.
3973 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3974 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3975 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3976 @end table
3978 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3979 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3980 the inverse note pointing back to the first insn.
3982 @table @code
3983 @findex REG_CC_SETTER
3984 @findex REG_CC_USER
3985 @item REG_CC_SETTER
3986 @itemx REG_CC_USER
3987 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3988 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3989 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3990 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3991 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3992 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3993 @code{cc0}.
3994 @end table
3996 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3997 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3998 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3999 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
4000 descriptive text.
4002 @table @code
4003 @findex REG_DEP_TRUE
4004 @item REG_DEP_TRUE
4005 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
4007 @findex REG_DEP_OUTPUT
4008 @item REG_DEP_OUTPUT
4009 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
4011 @findex REG_DEP_ANTI
4012 @item REG_DEP_ANTI
4013 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
4015 @end table
4017 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
4018 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn.
4020 @table @code
4021 @findex REG_BR_PROB
4022 @item REG_BR_PROB
4023 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
4024 branch insn according to the profile data.  The note is represented
4025 as an @code{int_list} expression whose integer value is between 0 and
4026 REG_BR_PROB_BASE.  Larger values indicate a higher probability that
4027 the branch will be taken.
4029 @findex REG_BR_PRED
4030 @item REG_BR_PRED
4031 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
4032 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
4033 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
4035 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
4036 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
4037 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
4038 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
4039 the pattern is either complex or misleading.
4040 @end table
4042 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
4043 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
4045 @findex insn_list
4046 @findex expr_list
4047 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
4048 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
4049 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
4050 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
4051 ordinary way as an expression.
4053 @node Calls
4054 @section RTL Representation of Function-Call Insns
4055 @cindex calling functions in RTL
4056 @cindex RTL function-call insns
4057 @cindex function-call insns
4059 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
4060 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
4061 RTL expression code, @code{call}.
4063 @cindex @code{call} usage
4064 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4066 @smallexample
4067 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4068 @end smallexample
4070 @noindent
4071 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4072 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4073 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4074 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4075 subroutine.
4077 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4078 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4079 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4081 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4082 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4083 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4084 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4086 @smallexample
4087 (set (reg:@var{m} @var{r})
4088      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4089 @end smallexample
4091 @noindent
4092 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4093 appropriate register receives a useful value in this insn.
4095 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4096 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4097 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4098 same RTL form as a call that returns nothing.
4100 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4101 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4102 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4103 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4104 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4105 if the call instruction requires some register other than the stack
4106 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4107 subexpression should mention that register.
4109 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4110 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4111 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4112 calls, to modify all of memory.
4114 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4115 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4116 function.  Similarly, if registers other than those in
4117 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4118 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4119 indicate which registers.
4121 @node Sharing
4122 @section Structure Sharing Assumptions
4123 @cindex sharing of RTL components
4124 @cindex RTL structure sharing assumptions
4126 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4127 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4128 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4129 object of a certain kind appears in more than one place in the
4130 containing structure.
4132 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4133 objects that describe global variables and external functions,
4134 and a few standard objects such as small integer constants,
4135 no RTL objects are common to two functions.
4137 @itemize @bullet
4138 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4139 @item
4140 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4141 and therefore only a single machine mode.
4143 @cindex symbolic label
4144 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4145 @item
4146 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4147 referring to it.
4149 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4150 @item
4151 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4153 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4154 @item
4155 There is only one @code{pc} expression.
4157 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4158 @item
4159 There is only one @code{cc0} expression.
4161 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4162 @item
4163 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4164 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4166 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4167 @item
4168 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4169 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4171 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4172 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4173 @item
4174 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4175 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4176 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4177 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4179 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4180 @item
4181 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4182 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4183 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4184 variables are occasionally made.
4186 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4187 @item
4188 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4189 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4190 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4191 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4192 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4193 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4194 vector at all.
4196 @item
4197 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4198 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4199 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4200 side-effects on other insns.
4202 @findex unshare_all_rtl
4203 @item
4204 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4205 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4206 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4207 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4209 @findex copy_rtx_if_shared
4210 @item
4211 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4212 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4213 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4214 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4215 @code{unshare_all_rtl}.
4216 @end itemize
4218 @node Reading RTL
4219 @section Reading RTL
4221 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4222 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4223 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4224 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4225 from the machine description.
4227 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4228 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4229 idea is not feasible.
4231 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4232 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4233 does not contain all the information about the program.
4235 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4236 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4237 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4238 is incomplete.