* gcc.dg/cpp/assembl2.S: New test case.
[official-gcc.git] / gcc / rtl.texi
blob0e9d8c48652021866748ab524eae907325299255
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6 @node RTL
7 @chapter RTL Representation
8 @cindex RTL representation
9 @cindex representation of RTL
10 @cindex Register Transfer Language (RTL)
12 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
13 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
14 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
15 describes what the instruction does.
17 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
18 structures that point at other structures, and a textual form that is used
19 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
20 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22 @menu
23 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
24 * RTL Classes::       Categories of RTL expresion objects, and their structure.
25 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
26 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
27 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
28 * Constants::         Expressions with constant values.
29 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
30 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
31 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
32 * Bit Fields::        Expressions representing bitfields in memory or reg.
33 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
34 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
35 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
36 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
37 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
38 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
39 * Insns::             Expression types for entire insns.
40 * Calls::             RTL representation of function call insns.
41 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
42 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
43 @end menu
45 @node RTL Objects
46 @section RTL Object Types
47 @cindex RTL object types
49 @cindex RTL integers
50 @cindex RTL strings
51 @cindex RTL vectors
52 @cindex RTL expression
53 @cindex RTX (See RTL)
54 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
55 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
56 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
57 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
58 @code{rtx}.
60 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal digits.
61 A wide integer is an integral object whose type is @code{HOST_WIDE_INT}
62 (@pxref{Config}); their written form uses decimal digits.
64 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
65 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
66 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
67 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
68 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
69 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
70 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
71 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.  
73 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
74 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
75 The written form of a vector consists of square brackets
76 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
77 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
78 null pointers are used instead.
80 @cindex expression codes
81 @cindex codes, RTL expression
82 @findex GET_CODE
83 @findex PUT_CODE
84 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
85 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
86 also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
87 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
88 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
89 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
91 The expression code determines how many operands the expression contains,
92 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
93 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
94 from its context---from the expression code of the containing expression.
95 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
96 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
97 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
98 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
99 there is one operand, which is to be regarded as a string.
101 Expressions are written as parentheses containing the name of the
102 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
103 of the expression (separated by spaces).
105 Expression code names in the @samp{md} file are written in lower case,
106 but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
107 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
109 @cindex (nil)
110 @cindex nil
111 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
112 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
114 @node RTL Classes
115 @section RTL Classes and Formats
116 @cindex RTL classes
117 @cindex classes of RTX codes
118 @cindex RTX codes, classes of
119 @findex GET_RTX_CLASS
121 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
122 which are represented by single characters.  You can determine the class
123 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
124 Currently, @file{rtx.def} defines these classes:
126 @table @code
127 @item o
128 An RTX code that represents an actual object, such as a register
129 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
130 Constants and basic transforms on objects (@code{ADDRESSOF},
131 @code{HIGH}, @code{LO_SUM}) are also included.  Note that @code{SUBREG}
132 and @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
134 @item <
135 An RTX code for a comparison, such as @code{NE} or @code{LT}.
137 @item 1
138 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
139 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
140 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
142 @item c
143 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
144 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
145 @code{<}.
147 @item 2
148 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
149 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
151 @item b
152 An RTX code for a bitfield operation.  Currently only
153 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
154 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).  @xref{Bit
155 Fields}.
157 @item 3
158 An RTX code for other three input operations.  Currently only
159 @code{IF_THEN_ELSE}.
161 @item i
162 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
163 @code{CALL_INSN}. @xref{Insns}.
165 @item m
166 An RTX code for something that matches in insns, such as
167 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
169 @item a
170 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
171 @code{POST_INC}.
173 @item x
174 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
175 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
176 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
177 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
178 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
179 @end table
181 @cindex RTL format
182 For each expression type @file{rtl.def} specifies the number of
183 contained objects and their kinds, with four possibilities: @samp{e} for
184 expression (actually a pointer to an expression), @samp{i} for integer,
185 @samp{w} for wide integer, @samp{s} for string, and @samp{E} for vector
186 of expressions.  The sequence of letters for an expression code is
187 called its @dfn{format}.  For example, the format of @code{subreg} is
188 @samp{ei}.@refill
190 @cindex RTL format characters
191 A few other format characters are used occasionally:
193 @table @code
194 @item u
195 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
196 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
198 @item n
199 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
200 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
201 @code{note} insn.
203 @item S
204 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
205 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
206 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
207 An omitted string is taken to be the null string.
209 @item V
210 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
211 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
212 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
213 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
215 @item 0
216 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
217 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
218 special ways by small parts of the compiler.
219 @end table
221 There are macros to get the number of operands and the format
222 of an expression code:
224 @table @code
225 @findex GET_RTX_LENGTH
226 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
227 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
229 @findex GET_RTX_FORMAT
230 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
231 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
232 @end table
234 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
235 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
237 @table @code
238 @item 1
239 All codes of this class have format @code{e}.
241 @item <
242 @itemx c
243 @itemx 2
244 All codes of these classes have format @code{ee}.
246 @item b
247 @itemx 3
248 All codes of these classes have format @code{eee}.
250 @item i
251 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
252 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
253 are of class @code{i}.
255 @item o
256 @itemx m
257 @itemx x
258 You can make no assumptions about the format of these codes.
259 @end table
261 @node Accessors
262 @section Access to Operands
263 @cindex accessors
264 @cindex access to operands
265 @cindex operand access
267 @findex XEXP
268 @findex XINT
269 @findex XWINT
270 @findex XSTR
271 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
272 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
273 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
274 (counting from zero).  Thus,@refill
276 @example
277 XEXP (@var{x}, 2)
278 @end example
280 @noindent
281 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
283 @example
284 XINT (@var{x}, 2)
285 @end example
287 @noindent
288 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
289 fashion, would access it as a string.
291 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
292 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
293 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
294 the containing expression.  That is also how you would know how many
295 operands there are.
297 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
298 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
299 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
300 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
301 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
302 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
303 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
304 an expression pointer, which would probably result in a crash when
305 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
306 but this will access memory past the end of the expression with
307 unpredictable results.@refill
309 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
310 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
311 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
312 vector.
314 @table @code
315 @findex XVEC
316 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
317 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
319 @findex XVECLEN
320 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
321 Access the length (number of elements) in the vector which is
322 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
324 @findex XVECEXP
325 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
326 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
327 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX.
329 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
330 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
331 @end table
333 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
334 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
335 to access them.
337 @node Flags
338 @section Flags in an RTL Expression
339 @cindex flags in RTL expression
341 RTL expressions contain several flags (one-bit bitfields) and other
342 values that are used in certain types of expression.  Most often they
343 are accessed with the following macros:
345 @table @code
346 @findex MEM_VOLATILE_P
347 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
348 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}
349 @cindex @samp{/v} in RTL dump
350 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
351 In @code{mem} expressions, nonzero for volatile memory references.
352 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
354 @findex MEM_IN_STRUCT_P
355 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
356 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
357 @cindex @samp{/s} in RTL dump
358 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
359 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
360 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
361 scalar variable or through a pointer to a scalar.  Stored in the
362 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.  If both this flag and
363 MEM_SCALAR_P are clear, then we don't know whether this MEM is in a
364 structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
366 @findex MEM_SCALAR_P
367 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
368 @cindex @code{frame_related}, in@code{mem}
369 @cindex @samp{/f} in RTL dump
370 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
371 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
372 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
373 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
374 to scalar types.  If both this flag and MEM_STRUCT_P are clear, then we
375 don't know whether this MEM is in a structure or not.  Both flags should
376 never be simultaneously set.
378 @findex MEM_ALIAS_SET
379 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
380 In @code{mem} expressions, the alias set to which @var{x} belongs.  If
381 zero, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  If
382 nonzero, @var{x} may only alias objects in the same alias set.  This
383 value is set (in a language-specific manner) by the front-end.  This
384 field is not a bit-field; it is in an integer, found as the second
385 argument to the @code{mem}.
387 @findex REG_LOOP_TEST_P
388 @cindex @code{reg} and @samp{/s}
389 @cindex @code{in_struct}, in @code{reg}
390 @item REG_LOOP_TEST_P
391 In @code{reg} expressions, nonzero if this register's entire life is
392 contained in the exit test code for some loop.  Stored in the
393 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
395 @findex REG_USERVAR_P 
396 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
397 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
398 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
399 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
400 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
401 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
402 @samp{/v}.
404 @cindex @samp{/i} in RTL dump
405 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P 
406 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
407 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
408 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
409 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
410 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
411 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
412 @samp{/i}.
414 The same hard register may be used also for collecting the values of
415 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
416 in this kind of use.
418 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
419 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
420 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
421 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P
422 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
423 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
424 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
425 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
426 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
427 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
428 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
429 printed as @samp{/s}.
431 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
432 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
433 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
434 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
435 Nonzero in a @code{subreg} that has @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero
436 if the object being referenced is kept zero-extended and zero if it
437 is kept sign-extended.  Stored in the @code{unchanging} field and
438 printed as @samp{/u}.
440 @findex RTX_UNCHANGING_P 
441 @cindex @code{reg} and @samp{/u}
442 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
443 @cindex @code{unchanging}, in @code{reg} and @code{mem}
444 @cindex @samp{/u} in RTL dump
445 @item RTX_UNCHANGING_P (@var{x})
446 Nonzero in a @code{reg} or @code{mem} if the value is not changed.
447 (This flag is not set for memory references via pointers to constants.
448 Such pointers only guarantee that the object will not be changed
449 explicitly by the current function.  The object might be changed by
450 other functions or by aliasing.)  Stored in the
451 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
453 @findex RTX_INTEGRATED_P 
454 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}
455 @item RTX_INTEGRATED_P (@var{insn})
456 Nonzero in an insn if it resulted from an in-line function call.
457 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
459 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
460 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
461 Nonzero in an insn or expression which is part of a function
462 prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a 
463 register. This flag is required for exception handling support
464 on targets with RTL prologues.
466 @findex SYMBOL_REF_USED
467 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
468 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
469 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
470 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
471 once.  Stored in the @code{used} field.
473 @findex SYMBOL_REF_FLAG
474 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
475 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
476 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
477 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
478 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
480 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
481 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
482 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
483 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
484 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
485 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
486 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
488 @findex INSN_DELETED_P 
489 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}
490 @item INSN_DELETED_P (@var{insn})
491 In an insn, nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
492 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
494 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
495 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
496 @cindex @code{unchanging}, in @code{insn}
497 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{insn})
498 In an @code{insn} in the delay slot of a branch insn, indicates that an
499 annulling branch should be used.  See the discussion under
500 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and printed
501 as @samp{/u}.
503 @findex INSN_FROM_TARGET_P
504 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
505 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
506 @cindex @samp{/s} in RTL dump
507 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{insn})
508 In an @code{insn} in a delay slot of a branch, indicates that the insn
509 is from the target of the branch.  If the branch insn has
510 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
511 the branch is taken.  For annulled branches with
512 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
513 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
514 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
515 field and printed as @samp{/s}.
517 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P 
518 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
519 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
520 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
521 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
522 function's ``constants pool''.  These are addresses close to the
523 beginning of the function, and GNU CC assumes they can be addressed
524 directly (perhaps with the help of base registers).  Stored in the
525 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
527 @findex CONST_CALL_P
528 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
529 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
530 @item CONST_CALL_P (@var{x})
531 In a @code{call_insn}, indicates that the insn represents a call to a const
532 function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
534 @findex LABEL_PRESERVE_P
535 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
536 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label}
537 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
538 In a @code{code_label}, indicates that the label can never be deleted.
539 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
540 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
542 @findex SCHED_GROUP_P
543 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
544 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
545 @item SCHED_GROUP_P (@var{insn})
546 During instruction scheduling, in an insn, indicates that the previous insn
547 must be scheduled together with this insn.  This is used to ensure that
548 certain groups of instructions will not be split up by the instruction
549 scheduling pass, for example, @code{use} insns before a @code{call_insn} may
550 not be separated from the @code{call_insn}.  Stored in the @code{in_struct}
551 field and printed as @samp{/s}.
552 @end table
554 These are the fields which the above macros refer to:
556 @table @code
557 @findex used
558 @item used
559 Normally, this flag is used only momentarily, at the end of RTL
560 generation for a function, to count the number of times an expression
561 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
562 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
564 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
565 the symbol has already been written.
567 In a @code{reg}, it is used by the leaf register renumbering code to ensure
568 that each register is only renumbered once.
570 @findex volatil
571 @item volatil
572 This flag is used in @code{mem}, @code{symbol_ref} and @code{reg}
573 expressions and in insns.  In RTL dump files, it is printed as
574 @samp{/v}.
576 @cindex volatile memory references
577 In a @code{mem} expression, it is 1 if the memory reference is volatile.
578 Volatile memory references may not be deleted, reordered or combined.
580 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific 
581 purposes.
583 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
584 0 indicates an internal compiler temporary.
586 In an insn, 1 means the insn has been deleted.
588 @findex in_struct
589 @item in_struct
590 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
591 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
592 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
593 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
594 to determine something about possible cases of aliasing.
596 In an insn in the delay slot of a branch, 1 means that this insn is from
597 the target of the branch.
599 During instruction scheduling, in an insn, 1 means that this insn must be
600 scheduled as part of a group together with the previous insn.
602 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
603 contained within the test expression of some loop.
605 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
606 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
608 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
609 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
610 was found.
612 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
613 This is used for labels which are the target of non-local gotos.
615 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
617 @findex unchanging
618 @item unchanging
619 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
620 that the value of the expression never changes.
622 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
623 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
625 In an insn, 1 means that this is an annulling branch.
627 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
628 something in the per-function constants pool.
630 In a @code{call_insn}, 1 means that this instruction is a call to a
631 const function.
633 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
635 @findex integrated
636 @item integrated
637 In some kinds of expressions, including insns, this flag means the
638 rtl was produced by procedure integration.
640 In a @code{reg} expression, this flag indicates the register
641 containing the value to be returned by the current function.  On
642 machines that pass parameters in registers, the same register number
643 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
644 uses.
645 @end table
647 @node Machine Modes
648 @section Machine Modes
649 @cindex machine modes
651 @findex enum machine_mode
652 A machine mode describes a size of data object and the representation used
653 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
654 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
655 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
656 expressions (declarations and types, to be precise).
658 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
659 expression is written after the expression code with a colon to separate
660 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
661 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
662 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
663 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
665 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
666 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
668 @table @code
669 @findex BImode
670 @item BImode
671 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
673 @findex QImode
674 @item QImode
675 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
677 @findex HImode
678 @item HImode
679 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
681 @findex PSImode
682 @item PSImode
683 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
684 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
685 this is the right mode to use for pointers.
687 @findex SImode
688 @item SImode
689 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
691 @findex PDImode
692 @item PDImode
693 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
694 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
695 this is the right mode to use for certain pointers.
697 @findex DImode
698 @item DImode
699 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
701 @findex TImode
702 @item TImode
703 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
705 @findex OImode
706 @item OImode
707 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
709 @findex SFmode
710 @item SFmode
711 ``Single Floating'' mode represents a single-precision (four byte) floating
712 point number.
714 @findex DFmode
715 @item DFmode
716 ``Double Floating'' mode represents a double-precision (eight byte) floating
717 point number.
719 @findex XFmode
720 @item XFmode
721 ``Extended Floating'' mode represents a triple-precision (twelve byte)
722 floating point number.  This mode is used for IEEE extended floating
723 point.  On some systems not all bits within these bytes will actually
724 be used.
726 @findex TFmode
727 @item TFmode
728 ``Tetra Floating'' mode represents a quadruple-precision (sixteen byte)
729 floating point number.
731 @findex CCmode
732 @item CCmode
733 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
734 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
735 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
736 the condition code.  These modes are not used on machines that use
737 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
739 @findex BLKmode
740 @item BLKmode
741 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
742 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
743 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
744 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL.
746 @findex VOIDmode
747 @item VOIDmode
748 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
749 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
750 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
751 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
752 the absence of any mode.
754 @findex SCmode
755 @findex DCmode
756 @findex XCmode
757 @findex TCmode
758 @item SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
759 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
760 point values.  The floating point values are in @code{SFmode},
761 @code{DFmode}, @code{XFmode}, and @code{TFmode}, respectively.
763 @findex CQImode
764 @findex CHImode
765 @findex CSImode
766 @findex CDImode
767 @findex CTImode
768 @findex COImode
769 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
770 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
771 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
772 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
773 respectively.
774 @end table
776 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
777 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
778 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
780 The only modes which a machine description @i{must} support are
781 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
782 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
783 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
784 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
785 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
786 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
787 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
789 @cindex mode classes
790 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
791 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
792 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
793 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
794 mode classes are:
796 @table @code
797 @findex MODE_INT
798 @item MODE_INT
799 Integer modes.  By default these are @code{QImode}, @code{HImode},
800 @code{SImode}, @code{DImode}, and @code{TImode}.
802 @findex MODE_PARTIAL_INT
803 @item MODE_PARTIAL_INT
804 The ``partial integer'' modes, @code{PSImode} and @code{PDImode}.
806 @findex MODE_FLOAT
807 @item MODE_FLOAT
808 floating point modes.  By default these are @code{SFmode}, @code{DFmode},
809 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
811 @findex MODE_COMPLEX_INT
812 @item MODE_COMPLEX_INT
813 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
815 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
816 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
817 Complex floating point modes.  By default these are @code{SCmode},
818 @code{DCmode}, @code{XCmode}, and @code{TCmode}.
820 @findex MODE_FUNCTION
821 @item MODE_FUNCTION
822 Algol or Pascal function variables including a static chain.
823 (These are not currently implemented).
825 @findex MODE_CC
826 @item MODE_CC
827 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
828 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
829 also see @ref{Condition Code}.
831 @findex MODE_RANDOM
832 @item MODE_RANDOM
833 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
834 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
835 @code{MODE_RANDOM}.
836 @end table
838 Here are some C macros that relate to machine modes:
840 @table @code
841 @findex GET_MODE
842 @item GET_MODE (@var{x})
843 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
845 @findex PUT_MODE
846 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
847 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
849 @findex NUM_MACHINE_MODES
850 @item NUM_MACHINE_MODES
851 Stands for the number of machine modes available on the target
852 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
853 machine mode.
855 @findex GET_MODE_NAME
856 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
857 Returns the name of mode @var{m} as a string.
859 @findex GET_MODE_CLASS
860 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
861 Returns the mode class of mode @var{m}.
863 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
864 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
865 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
866 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
868 @findex GET_MODE_SIZE
869 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
870 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
872 @findex GET_MODE_BITSIZE
873 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
874 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
876 @findex GET_MODE_MASK
877 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
878 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
879 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
880 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
882 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
883 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
884 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
886 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
887 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
888 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
889 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
890 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
891 part.
893 @findex GET_MODE_NUNITS
894 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
895 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
896 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
898 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
899 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
900 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
901 @end table
903 @findex byte_mode
904 @findex word_mode
905 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
906 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
907 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
908 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
910 @node Constants
911 @section Constant Expression Types
912 @cindex RTL constants
913 @cindex RTL constant expression types
915 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
917 @table @code
918 @findex const_int
919 @item (const_int @var{i})
920 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
921 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
922 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
924 @findex const0_rtx
925 @findex const1_rtx
926 @findex const2_rtx
927 @findex constm1_rtx
928 There is only one expression object for the integer value zero; it is
929 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
930 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
931 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
932 only expression for integer value negative one is found in
933 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
934 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
935 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
936 @code{constm1_rtx} as appropriate.@refill
938 @findex const_true_rtx
939 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
940 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
941 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
942 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
943 @code{STORE_FLAG_VALUE} is -1, @code{const_true_rtx} and
944 @code{constm1_rtx} will point to the same object.@refill
946 @findex const_double
947 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
948 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
949 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
950 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GNU CC
951 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
952 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
954 @findex CONST_DOUBLE_MEM
955 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
956 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
957 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
958 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
959 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
960 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
961 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
962 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
963 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.@refill
965 @findex CONST_DOUBLE_LOW
966 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
967 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
968 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
970 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
971 the number of integers used to store the value depends on the size of
972 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Cross-compilation}).  The integers
973 represent a floating point number, but not precisely in the target
974 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
975 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
976 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
978 @findex CONST0_RTX
979 @findex CONST1_RTX
980 @findex CONST2_RTX
981 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
982 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
983 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  Otherwise, it returns a
984 @code{CONST_DOUBLE} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
985 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
986 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.
988 @findex const_string
989 @item (const_string @var{str})
990 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
991 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
992 strings in C are placed in memory.
994 @findex symbol_ref
995 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
996 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
997 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
998 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
999 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1000 with @samp{_}.
1002 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1003 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1005 @findex label_ref
1006 @item (label_ref @var{label})
1007 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1008 operand, an expression, which must be a @code{code_label} that appears
1009 in the instruction sequence to identify the place where the label
1010 should go.
1012 The reason for using a distinct expression type for code label
1013 references is so that jump optimization can distinguish them.
1015 @item (const:@var{m} @var{exp})
1016 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1017 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1018 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1019 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1020 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1021 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1023 @var{m} should be @code{Pmode}.
1025 @findex high
1026 @item (high:@var{m} @var{exp})
1027 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1028 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1029 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1030 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1031 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1032 reference a global memory location.
1034 @var{m} should be @code{Pmode}.
1035 @end table
1037 @node Regs and Memory
1038 @section Registers and Memory
1039 @cindex RTL register expressions
1040 @cindex RTL memory expressions
1042 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1043 registers and to main memory.
1045 @table @code
1046 @findex reg
1047 @cindex hard registers
1048 @cindex pseudo registers
1049 @item (reg:@var{m} @var{n})
1050 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1051 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1052 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1053 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1054 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1055 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1056 registers or into memory references.
1058 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1059 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1060 For example, a register may contain a full word but there may be
1061 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1062 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1063 various precisions.
1065 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1066 the mode must always be specified.
1068 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1069 description, since the number of hard registers on the machine is an
1070 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1071 all of the machine registers must be general registers.  All the
1072 machine registers that can be used for storage of data are given
1073 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1074 instructions or can hold only certain types of data.
1076 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1077 function, but each pseudo register is given a natural mode
1078 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1079 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1080 expression is used.
1082 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1083 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1084 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1085 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1086 with the specified one.
1088 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1089 represented by a unique @code{reg} expression.
1091 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1092 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1093 Some pseudo register numbers, those within the range of
1094 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1095 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1096 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1097 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1098 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1100 @table @code
1101 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1102 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1103 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1104 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1105 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1106 registers.
1108 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1109 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1110 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1111 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1112 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1114 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1115 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1116 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1117 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1118 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1119 first variable on the stack.
1121 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1122 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1123 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1124 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1125 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1127 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1128 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1129 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1130 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1131 memory desired.
1133 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1134 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1135 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1136 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1138 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1139 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1140 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1141 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1142 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1144 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1145 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1146 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1147 @end table
1149 @findex subreg
1150 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{wordnum})
1151 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1152 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1153 a multi-word @code{reg} that actually refers to several registers.
1155 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1156 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1157 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1158 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1159 such a case, @var{wordnum} is zero.
1161 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1162 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1163 are in @var{m}.
1165 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1166 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1167 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1168 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1169 that paradoxical references are only made to hard registers.
1171 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1172 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1173 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1174 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1175 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1176 @var{wordnum} that says which register.
1178 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1179 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1180 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1181 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1182 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1184 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1185 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1186 that word number zero is the most significant part; otherwise, it is
1187 the least significant part.
1189 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1190 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1191 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1192 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1193 they had the same endianness as integer values.  This works because
1194 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1195 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1196 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1198 @cindex combiner pass
1199 @cindex reload pass
1200 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1201 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1202 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1203 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1204 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1205 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1206 which replaced a pseudo register.
1208 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1209 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1210 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1211 floating value.
1213 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1214 hard register when less registers can hold the value than would be
1215 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1216 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1217 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1218 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1219 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1220 expressions such as these from being formed.
1222 @findex SUBREG_REG
1223 @findex SUBREG_WORD
1224 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed 
1225 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1226 accessed with the @code{SUBREG_WORD} macro.
1228 @findex scratch
1229 @cindex scratch operands
1230 @item (scratch:@var{m})
1231 This represents a scratch register that will be required for the
1232 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1233 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1234 the reload pass.
1236 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1237 (@pxref{Side Effects}).
1239 @findex cc0
1240 @cindex condition code register
1241 @item (cc0)
1242 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1243 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1245 @itemize @bullet
1246 @item
1247 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1248 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1250 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1251 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1252 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1253 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1255 @item
1256 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1257 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1258 which comparison instructions must specify the condition to test.
1260 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1261 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1262 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1263 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1264 @end itemize
1266 @findex cc0_rtx
1267 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1268 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1269 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1271 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1272 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1273 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1274 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1275 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1276 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1277 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1278 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1280 On some machines, the condition code register is given a register number
1281 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1282 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1283 condition code.  Other machines store condition codes in general
1284 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1286 Some machines, such as the Sparc and RS/6000, have two sets of
1287 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1288 condition code.  This is best handled by normally generating the
1289 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1290 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1291 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1292 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1294 @findex pc
1295 @item (pc)
1296 @cindex program counter
1297 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1298 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1299 certain specific contexts in jump instructions.
1301 @findex pc_rtx
1302 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1303 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1304 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1306 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1307 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL.
1309 @findex mem
1310 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1311 This RTX represents a reference to main memory at an address
1312 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1313 a unit of memory is accessed. @var{alias} specifies an alias set for the
1314 reference. In general two items are in different alias sets if they cannot
1315 reference the same memory address.
1317 @findex addressof
1318 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1319 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1320 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1321 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1322 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1323 expression for the address of its stack slot.
1324 @end table
1326 @node Arithmetic
1327 @section RTL Expressions for Arithmetic
1328 @cindex arithmetic, in RTL
1329 @cindex math, in RTL
1330 @cindex RTL expressions for arithmetic
1332 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1333 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1334 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1335 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1337 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1338 second operand.
1340 @table @code
1341 @findex plus
1342 @cindex RTL addition
1343 @cindex RTL sum
1344 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1345 Represents the sum of the values represented by @var{x} and @var{y}
1346 carried out in machine mode @var{m}. 
1348 @findex lo_sum
1349 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1350 Like @code{plus}, except that it represents that sum of @var{x} and the
1351 low-order bits of @var{y}.  The number of low order bits is
1352 machine-dependent but is normally the number of bits in a @code{Pmode}
1353 item minus the number of bits set by the @code{high} code
1354 (@pxref{Constants}).
1356 @var{m} should be @code{Pmode}.
1358 @findex minus
1359 @cindex RTL subtraction
1360 @cindex RTL difference
1361 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1362 Like @code{plus} but represents subtraction.
1364 @findex ss_plus
1365 @cindex RTL addition with signed saturation
1366 @item (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1368 Like @code{plus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1370 @findex us_plus
1371 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1372 @item (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1374 Like @code{plus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1376 @findex ss_minus
1377 @cindex RTL addition with signed saturation
1378 @item (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1380 Like @code{minus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1382 @findex us_minus
1383 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1384 @item (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1386 Like @code{minus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1388 @findex compare
1389 @cindex RTL comparison
1390 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1391 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1392 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1393 infinite precision.
1395 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1396 However, they can pretend to do so when only the sign of the
1397 result will be used, which is the case when the result is stored
1398 in the condition code.   And that is the only way this kind of expression
1399 may validly be used: as a value to be stored in the condition codes.
1401 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y},
1402 but instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)}
1403 is used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1404 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.
1406 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1407 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1408 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1409 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1410 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1411 be @code{VOIDmode}.
1413 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1414 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.  
1416 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1417 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1418 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1419 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1420 still known.
1422 @findex neg
1423 @item (neg:@var{m} @var{x})
1424 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1425 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1427 @findex mult
1428 @cindex multiplication
1429 @cindex product
1430 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1431 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1432 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1434 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1435 than the operands.  Write the pattern for this as
1437 @example
1438 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1439 @end example
1441 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1442 not be the same.
1444 Write patterns for unsigned widening multiplication similarly using
1445 @code{zero_extend}.
1447 @findex div
1448 @cindex division
1449 @cindex signed division
1450 @cindex quotient
1451 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1452 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1453 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1454 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1455 quotient.
1457 Some machines have division instructions in which the operands and
1458 quotient widths are not all the same; you should represent 
1459 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1461 @example
1462 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1463 @end example
1465 @findex udiv
1466 @cindex unsigned division
1467 @cindex division
1468 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1469 Like @code{div} but represents unsigned division.
1471 @findex mod
1472 @findex umod
1473 @cindex remainder
1474 @cindex division
1475 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1476 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1477 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1478 the quotient.
1480 @findex smin
1481 @findex smax
1482 @cindex signed minimum
1483 @cindex signed maximum
1484 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1485 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1486 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1487 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1489 @findex umin
1490 @findex umax
1491 @cindex unsigned minimum and maximum
1492 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1493 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1494 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1495 integers.
1497 @findex not
1498 @cindex complement, bitwise
1499 @cindex bitwise complement
1500 @item (not:@var{m} @var{x})
1501 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1502 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1504 @findex and
1505 @cindex logical-and, bitwise
1506 @cindex bitwise logical-and
1507 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1508 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1509 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1510 a fixed-point machine mode.
1512 @findex ior
1513 @cindex inclusive-or, bitwise
1514 @cindex bitwise inclusive-or
1515 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1516 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1517 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1518 fixed-point mode.
1520 @findex xor
1521 @cindex exclusive-or, bitwise
1522 @cindex bitwise exclusive-or
1523 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1524 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1525 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1526 fixed-point mode.
1528 @findex ashift
1529 @cindex left shift
1530 @cindex shift
1531 @cindex arithmetic shift
1532 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1533 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1534 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1535 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1536 mode is determined by the mode called for in the machine description
1537 entry for the left-shift instruction.  For example, on the Vax, the mode
1538 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1540 @findex lshiftrt
1541 @cindex right shift
1542 @findex ashiftrt
1543 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1544 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1545 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1546 these two operations are distinct.
1548 @findex rotate
1549 @cindex rotate 
1550 @cindex left rotate
1551 @findex rotatert
1552 @cindex right rotate
1553 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1554 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1555 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1556 use @code{rotate}.
1558 @findex abs
1559 @cindex absolute value
1560 @item (abs:@var{m} @var{x})
1561 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1563 @findex sqrt
1564 @cindex square root
1565 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1566 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1567 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1569 @findex ffs
1570 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1571 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1572 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1573 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1574 depending on the target machine, various mode combinations may be
1575 valid.
1576 @end table
1578 @node Comparisons
1579 @section Comparison Operations
1580 @cindex RTL comparison operations
1582 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
1583 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
1584 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
1585 if the relation holds, or zero if it does not.  The mode of the
1586 comparison operation is independent of the mode of the data being
1587 compared.  If the comparison operation is being tested (e.g., the first
1588 operand of an @code{if_then_else}), the mode must be @code{VOIDmode}.
1589 If the comparison operation is producing data to be stored in some
1590 variable, the mode must be in class @code{MODE_INT}.  All comparison
1591 operations producing data must use the same mode, which is
1592 machine-specific.
1594 @cindex condition codes
1595 There are two ways that comparison operations may be used.  The
1596 comparison operators may be used to compare the condition codes
1597 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
1598 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
1599 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
1600 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
1601 code; only @code{note} insns may separate them.
1603 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
1604 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
1605 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
1606 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
1607 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
1608 constant folding.
1610 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
1611 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
1612 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
1613 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
1614 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
1615 in case it exists in the context of the particular insn involved.
1617 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
1618 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
1619 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
1620 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than -1 but not
1621 unsigned greater-than, because -1 when regarded as unsigned is actually
1622 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
1624 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
1625 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
1627 @table @code
1628 @findex eq
1629 @cindex equal
1630 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
1631 1 if the values represented by @var{x} and @var{y} are equal,
1632 otherwise 0.
1634 @findex ne
1635 @cindex not equal
1636 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
1637 1 if the values represented by @var{x} and @var{y} are not equal,
1638 otherwise 0.
1640 @findex gt
1641 @cindex greater than
1642 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
1643 1 if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they are fixed-point,
1644 the comparison is done in a signed sense.
1646 @findex gtu
1647 @cindex greater than
1648 @cindex unsigned greater than
1649 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
1650 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
1652 @findex lt
1653 @cindex less than
1654 @findex ltu
1655 @cindex unsigned less than
1656 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
1657 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
1658 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
1660 @findex ge
1661 @cindex greater than
1662 @findex geu
1663 @cindex unsigned greater than
1664 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
1665 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
1666 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
1668 @findex le
1669 @cindex less than or equal
1670 @findex leu
1671 @cindex unsigned less than
1672 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
1673 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
1674 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
1676 @findex if_then_else
1677 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
1678 This is not a comparison operation but is listed here because it is
1679 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
1680 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
1681 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
1682 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
1684 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
1685 to express conditional jumps.
1687 @findex cond
1688 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
1689 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
1690 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
1691 the @var{value} corresponding to the first non-zero test, or @var{default} if
1692 none of the tests are non-zero expressions.
1694 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
1695 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
1696 @end table
1698 @node Bit Fields
1699 @section Bit Fields
1700 @cindex bit fields
1702 Special expression codes exist to represent bitfield instructions.
1703 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
1704 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
1705 into the specified bit field.
1707 @table @code
1708 @findex sign_extract
1709 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
1710 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1711 This represents a reference to a sign-extended bit field contained or
1712 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit field
1713 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
1714 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
1715 @var{pos} counts from.
1717 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
1718 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
1719 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
1720 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
1721 which is the default if none is specified.
1723 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
1724 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
1726 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
1727 @var{loc} if it were a register.
1729 @findex zero_extract
1730 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1731 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
1732 bit field.  The same sequence of bits are extracted, but they
1733 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
1734 @end table
1736 @node Vector Operations
1737 @section Vector Operations
1738 @cindex vector operations
1740 All normal rtl expressions can be used with vector modes; they are
1741 interpreted as operating on each part of the vector independently.
1742 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
1743 operations.
1745 @table @code
1746 @findex vec_merge
1747 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
1748 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
1749 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
1750 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
1751 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
1752 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
1753 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
1755 @findex vec_select
1756 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
1757 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
1758 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
1759 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
1760 number of the source subpart that should be stored into it.
1762 @findex vec_concat
1763 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
1764 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
1765 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
1766 the two inputs.
1768 @findex vec_const
1769 @item (vec_const:@var{m} @var{subparts})
1770 This describes a constant vector.  @var{subparts} is a @code{parallel} that
1771 contains a constant for each of the subparts of the vector.
1773 @findex vec_duplicate
1774 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
1775 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
1776 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
1777 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
1778 of the number of input parts.
1780 @end table
1782 @node Conversions
1783 @section Conversions
1784 @cindex conversions
1785 @cindex machine mode conversions
1787 All conversions between machine modes must be represented by
1788 explicit conversion operations.  For example, an expression
1789 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
1790 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
1791 operation requires two operands of the same machine mode.
1792 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
1793 operation, as in
1795 @example
1796 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
1797 @end example
1799 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
1800 may be more than one way of converting from a given starting mode
1801 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
1802 to do it.
1804 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
1805 because the mode in which to do the conversion would not be known.
1806 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
1807 must be placed into a register.
1809 @table @code
1810 @findex sign_extend
1811 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
1812 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
1813 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1814 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1816 @findex zero_extend
1817 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
1818 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
1819 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1820 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1822 @findex float_extend
1823 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
1824 Represents the result of extending the value @var{x}
1825 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1826 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
1828 @findex truncate
1829 @item (truncate:@var{m} @var{x})
1830 Represents the result of truncating the value @var{x}
1831 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1832 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
1834 @findex ss_truncate
1835 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
1836 Represents the result of truncating the value @var{x}
1837 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
1838 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
1839 modes.
1841 @findex us_truncate
1842 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
1843 Represents the result of truncating the value @var{x}
1844 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
1845 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
1846 modes.
1848 @findex float_truncate
1849 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
1850 Represents the result of truncating the value @var{x}
1851 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1852 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
1854 @findex float
1855 @item (float:@var{m} @var{x})
1856 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1857 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
1859 @findex unsigned_float
1860 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
1861 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1862 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
1864 @findex fix
1865 @item (fix:@var{m} @var{x})
1866 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
1867 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
1868 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
1869 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
1871 @findex unsigned_fix
1872 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
1873 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
1874 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
1875 is not specified.
1877 @findex fix
1878 @item (fix:@var{m} @var{x})
1879 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
1880 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
1881 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
1882 towards zero.
1883 @end table
1885 @node RTL Declarations
1886 @section Declarations
1887 @cindex RTL declarations
1888 @cindex declarations, RTL
1890 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
1891 but rather state assertions about their operands.
1893 @table @code
1894 @findex strict_low_part
1895 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
1896 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
1897 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
1898 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
1899 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
1901 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
1902 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
1903 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
1904 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
1905 register when @var{m} is less than a word.
1906 @end table
1908 @node Side Effects
1909 @section Side Effect Expressions
1910 @cindex RTL side effect expressions
1912 The expression codes described so far represent values, not actions.
1913 But machine instructions never produce values; they are meaningful
1914 only for their side effects on the state of the machine.  Special
1915 expression codes are used to represent side effects.
1917 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
1918 the codes described above, which represent values, appear only as
1919 the operands of these.
1921 @table @code
1922 @findex set
1923 @item (set @var{lval} @var{x})
1924 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
1925 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
1926 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or
1927 @code{subreg} or @code{strict_low_part}), @code{mem}, @code{pc} or
1928 @code{cc0}.@refill
1930 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
1931 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.@refill
1933 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
1934 width of the register, then it means that the part of the register
1935 specified by the machine mode is given the specified value and the
1936 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
1937 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
1938 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
1939 an undefined way.
1941 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a @code{subreg}, then the
1942 part of the register specified by the machine mode of the
1943 @code{subreg} is given the value @var{x} and the rest of the register
1944 is not changed.@refill
1946 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
1947 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
1948 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
1949 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
1950 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
1951 Use the former expression to save space during the compilation.
1953 @cindex jump instructions and @code{set}
1954 @cindex @code{if_then_else} usage
1955 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
1956 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
1957 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
1958 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
1959 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
1960 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
1961 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
1962 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
1963 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
1964 branch tables.@refill
1966 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
1967 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
1968 valid for the mode of @var{lval}.
1970 @findex SET_DEST
1971 @findex SET_SRC
1972 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and 
1973 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
1975 @findex return
1976 @item (return)
1977 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
1978 current function, on machines where this can be done with one
1979 instruction, such as Vaxes.  On machines where a multi-instruction
1980 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
1981 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
1982 the @code{return} expression code is never used.
1984 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
1985 placed in @code{pc} to return to the caller.
1987 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
1988 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
1990 @findex call
1991 @item (call @var{function} @var{nargs})
1992 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
1993 whose address is the address of the function to be called.
1994 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
1995 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
1996 others, it represents the number of argument registers.
1998 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
1999 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2000 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2001 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2002 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2003 addressed.
2005 @findex clobber
2006 @item (clobber @var{x})
2007 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2008 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2009 @code{scratch} or @code{mem} expression.
2011 One place this is used is in string instructions that store standard
2012 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2013 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2014 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2015 attempt to keep data in them across the string instruction.
2017 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))}, it means that all memory
2018 locations must be presumed clobbered.
2020 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2021 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2022 default to clobber these registers, so there is no need to use
2023 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2024 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2025 unless the function is declared @code{const}.
2027 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2028 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2029 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2030 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2031 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2033 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2034 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2035 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2036 a combined instruction might require a temporary register while the
2037 constituent instructions might not.
2039 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2040 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2041 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2042 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2043 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2044 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2045 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2046 latter two cases, GNU CC will allocate a hard register that is available
2047 there for use as a temporary.
2049 For instructions that require a temporary register, you should use
2050 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2051 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2052 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2053 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2054 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE.
2056 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2057 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2058 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2059 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2061 @findex use
2062 @item (use @var{x})
2063 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2064 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2065 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2066 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2067 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2069 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2070 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2071 of a special register will modify the behaviour of the instruction.
2072 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2073 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2074 of a special control register:
2076 @example
2077 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3) (reg:SI 4)] 0))
2078            (use (reg:SI 1))])
2079 @end example
2081 @noindent
2083 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2084 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2085 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2086 if register 1 changes in between.
2088 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2089 that the register is live.  You should think twice before adding
2090 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2091 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2092 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2093 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2094 of the whole pattern is variable, such as @samp{movstr@var{m}} or
2095 @samp{call} patterns.
2097 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2098 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2099 before the reload phase exits.
2101 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2102 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2103 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2104 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2105 phase exits.
2107 @findex parallel
2108 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2109 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2110 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2111 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2112 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2113 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.@refill
2115 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2116 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2117 performed.  For example,
2119 @example
2120 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2121            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2122 @end example
2124 @noindent
2125 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2126 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2127 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2128 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2130 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2131 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2132 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2133 instruction this way:
2135 @example
2136 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2137            (set (pc) (if_then_else
2138                         (eq (cc0) (const_int 0))
2139                         (label_ref @dots{})
2140                         (pc)))])
2141 @end example
2143 @noindent
2144 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2145 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2146 new value that is set by this instruction.
2148 @cindex peephole optimization, RTL representation
2149 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2150 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2151 whose elements are the operands needed to output the resulting
2152 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2153 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2154 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2155 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2156 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2158 @findex sequence
2159 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2160 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2161 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2162 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2163 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2165 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2166 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2167 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2168 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2169 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2170 @code{sequence} is forgotten.
2172 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2173 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2174 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2175 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2177 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2178 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2179 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2180 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2181 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2182 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2183 @xref{Delay Slots}.
2184 @end table
2186 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2187 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2188 effects as such:
2190 @table @code
2191 @findex asm_input
2192 @item (asm_input @var{s})
2193 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2195 @findex unspec
2196 @findex unspec_volatile
2197 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2198 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2199 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2200 selects between multiple machine-specific operations.
2201 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2202 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2204 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2205 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2207 @findex addr_vec
2208 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2209 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2210 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2211 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2212 @code{Pmode}.
2214 @findex addr_diff_vec
2215 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2216 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2217 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2218 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2219 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2220 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2221 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2222 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2223 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.@refill
2224 @end table
2226 @node Incdec
2227 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2228 @cindex RTL preincrement
2229 @cindex RTL postincrement
2230 @cindex RTL predecrement
2231 @cindex RTL postdecrement
2233 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2235 @table @code
2236 @findex pre_dec
2237 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2238 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2239 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2240 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2241 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2242 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2243 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2244 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2245 example of its use:@refill
2247 @example
2248 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2249 @end example
2251 @noindent
2252 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2253 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2255 @findex pre_inc
2256 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2257 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2259 @findex post_dec
2260 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2261 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2262 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2263 being decremented.
2265 @findex post_inc
2266 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2267 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2269 @findex post_modify
2270 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2272 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2273 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2274 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2275 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2276 The amount @var{x} is decremented by is the length in bytes of the
2277 machine mode of the containing memory reference of which this expression
2278 serves as the address.  Note that this is not currently implemented.
2280 The expression @var{y} must be one of three forms:
2281 @table @code
2282 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2283 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2284 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2285 @end table
2286 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2288 Here is an example of its use:@refill
2290 @example
2291 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42) (reg:SI 48))))
2292 @end example
2294 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2295 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2297 @findex post_modify
2298 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2299 Similar except side effects happen before the use.
2300 @end table
2302 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2303 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2304 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2305 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2306 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2307 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2309 If a register used as the operand of these expressions is used in
2310 another address in an insn, the original value of the register is used.
2311 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2312 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2313 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2314 as ambiguous and disallowed.
2316 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2317 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2318 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2319 done because machines that allow these operations at all typically
2320 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2321 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2322 in the machine description.
2324 @node Assembler
2325 @section Assembler Instructions as Expressions
2326 @cindex assembler instructions in RTL
2328 @cindex @code{asm_operands}, usage
2329 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2330 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2331 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2332 a single output operand, like this:
2334 @smallexample
2335 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2336 @end smallexample
2338 @noindent
2339 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2340 the value that is stored in @code{outputvar}:
2342 @smallexample
2343 (set @var{rtx-for-outputvar}
2344      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2345                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2346                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2347                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2348 @end smallexample
2350 @noindent
2351 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2352 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2353 output operand among the output operands specified, a vector of input
2354 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2355 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2356 @code{*z}.
2358 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2359 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2360 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2361 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2362 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2363 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2365 @node Insns
2366 @section Insns
2367 @cindex insns
2369 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2370 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2371 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2372 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2373 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2374 declarative information.
2376 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2377 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2378 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2379 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2380 these copies will always be identical and will only appear inside a
2381 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2382 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2383 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2384 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2385 always used:
2387 @table @code
2388 @findex INSN_UID
2389 @item INSN_UID (@var{i})
2390 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2392 @findex PREV_INSN
2393 @item PREV_INSN (@var{i})
2394 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2395 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2397 @findex NEXT_INSN
2398 @item NEXT_INSN (@var{i})
2399 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2400 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2401 @end table
2403 @findex get_insns
2404 @findex get_last_insn
2405 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2406 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2407 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2408 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2409 the first insn,
2411 @example
2412 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2413 @end example
2415 @noindent
2416 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2418 @example
2419 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2420 @end example
2422 @noindent
2423 is always true.
2425 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2426 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2427 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2428 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2429 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2430 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2432 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2433 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2434 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2435 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2436 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} is @var{insn} is the last
2437 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2438 to find the containing @code{sequence} expression.@refill
2440 Every insn has one of the following six expression codes:
2442 @table @code
2443 @findex insn
2444 @item insn
2445 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2446 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2447 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2448 should jump or do function calls.
2450 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2451 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2453 @findex jump_insn
2454 @item jump_insn
2455 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2456 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2457 there is an instruction to return from the current function, it is
2458 recorded as a @code{jump_insn}.
2460 @findex JUMP_LABEL
2461 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2462 accessed in the same way and in addition contain a field
2463 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2465 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains the
2466 @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2467 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2468 labels that the insn refers to; the only way to find the others
2469 is to scan the entire body of the insn.
2471 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any labels,
2472 they have zero in the @code{JUMP_LABEL} field.
2474 @findex call_insn
2475 @item call_insn
2476 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2477 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2478 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2479 unpredictably.
2481 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2482 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2483 accessed in the same way and in addition contain a field
2484 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2485 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2486 expressions that denote hard registers used or clobbered by the called
2487 function.  A register specified in a @code{clobber} in this list is
2488 modified @emph{after} the execution of the @code{call_insn}, while a
2489 register in a @code{clobber} in the body of the @code{call_insn} is
2490 clobbered before the insn completes execution.  @code{clobber}
2491 expressions in this list augment registers specified in
2492 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2494 @findex code_label
2495 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2496 @item code_label
2497 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2498 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2499 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2500 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2501 labels in the compilation (not just in the current function).
2502 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2503 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2504 the label number.
2506 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2507 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2508 the label, as a number.
2510 @findex LABEL_NUSES
2511 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2512 phase is completed and contains the number of times this label is
2513 referenced in the current function.
2515 @findex LABEL_ALTERNATE_NAME
2516 The field @code{LABEL_ALTERNATE_NAME} is used to associate a name with
2517 a @code{code_label}.  If this field is defined, the alternate name will
2518 be emitted instead of an internally generated label name.
2520 @findex barrier
2521 @item barrier
2522 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
2523 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
2524 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
2525 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
2526 They contain no information beyond the three standard fields.
2528 @findex note
2529 @findex NOTE_LINE_NUMBER
2530 @findex NOTE_SOURCE_FILE
2531 @item note
2532 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
2533 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
2534 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
2535 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
2537 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
2538 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
2539 that the line came from.  These notes control generation of line
2540 number data in the assembler output.
2542 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
2543 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
2544 must contain a null pointer):
2546 @table @code
2547 @findex NOTE_INSN_DELETED
2548 @item NOTE_INSN_DELETED
2549 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
2550 delete insns by altering them into notes of this kind.
2552 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2553 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
2554 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2555 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
2556 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2557 of a level of scoping of variable names.  They control the output
2558 of debugging information.
2560 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2561 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
2562 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2563 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
2564 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
2565 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
2566 identifies which @code{CODE_LABEL} is associated with the given region.
2568 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
2569 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
2570 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
2571 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
2572 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2573 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
2574 to find loops quickly.
2576 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
2577 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
2578 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
2580 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2581 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2582 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
2583 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
2584 becomes another virtual start of the loop when considering loop
2585 invariants. 
2587 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
2588 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
2589 Appears near the end of the function body, just before the label that
2590 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
2591 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
2592 optimization.
2594 @findex NOTE_INSN_SETJMP
2595 @item NOTE_INSN_SETJMP
2596 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
2597 @end table
2599 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
2600 @end table
2602 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
2603 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
2604 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
2605 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
2606 phases use the mode for various purposes. 
2608 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
2609 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
2610 been processed.
2612 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
2613 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
2614 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction 
2615 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
2616 by later passes, in particular machine-dependant reorg.
2618 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
2619 and @code{call_insn} insns:
2621 @table @code
2622 @findex PATTERN
2623 @item PATTERN (@var{i})
2624 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
2625 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
2626 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
2627 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
2628 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
2629 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
2630 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
2631 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
2633 @findex INSN_CODE
2634 @item INSN_CODE (@var{i})
2635 An integer that says which pattern in the machine description matches
2636 this insn, or -1 if the matching has not yet been attempted.
2638 Such matching is never attempted and this field remains -1 on an insn
2639 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
2640 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
2642 @findex asm_noperands
2643 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
2644 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
2645 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
2646 such insns.
2648 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
2649 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
2650 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
2652 @findex LOG_LINKS
2653 @item LOG_LINKS (@var{i})
2654 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
2655 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
2656 nor a label may come between the related insns.
2658 @findex REG_NOTES
2659 @item REG_NOTES (@var{i})
2660 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
2661 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
2662 information pertaining to the registers used in this insn.
2663 @end table
2665 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
2666 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
2667 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
2668 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
2669 as second operand.  The significant thing about the chain is which
2670 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
2671 expressions).  Their order is not significant.
2673 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
2674 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
2675 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
2676 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
2677 that are used for the first time in this insn.  The instruction
2678 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
2679 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
2680 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
2681 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
2682 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
2683 mode @code{VOIDmode}.
2685 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
2686 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
2687 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
2688 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
2689 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
2690 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
2691 the kind of note.
2693 @findex REG_NOTE_KIND
2694 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
2695 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
2696 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
2697 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
2698 @var{newkind}.
2700 Register notes are of three classes: They may say something about an
2701 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
2702 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
2703 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
2705 These register notes annotate inputs to an insn:
2707 @table @code
2708 @findex REG_DEAD 
2709 @item REG_DEAD
2710 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
2711 value immediately after this insn would not affect the future behavior
2712 of the program.  
2714 This does not necessarily mean that the register @var{op} has no useful
2715 value after this insn since it may also be an output of the insn.  In
2716 such a case, however, a @code{REG_DEAD} note would be redundant and is
2717 usually not present until after the reload pass, but no code relies on
2718 this fact.
2720 @findex REG_INC
2721 @item REG_INC
2722 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
2723 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
2724 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
2725 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
2727 @findex REG_NONNEG
2728 @item REG_NONNEG
2729 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
2730 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
2731 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
2733 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
2734 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
2736 @findex REG_NO_CONFLICT
2737 @item REG_NO_CONFLICT
2738 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
2739 being set by this insn even though it might appear that it does.
2740 In other words, if the destination register and @var{op} could
2741 otherwise be assigned the same register, this insn does not
2742 prevent that assignment.
2744 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
2745 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
2746 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
2747 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
2748 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
2749 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
2750 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
2751 last insns, respectively.
2753 @findex REG_LABEL
2754 @item REG_LABEL
2755 This insn uses @var{op}, a @code{code_label}, but is not a
2756 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
2757 be held in a register.  The presence of this note allows jump
2758 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
2759 optimization to build an accurate flow graph.
2760 @end table
2762 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
2764 @table @code
2765 @findex REG_EQUIV
2766 @findex REG_EQUAL
2767 @item REG_EQUIV
2768 @itemx REG_EQUAL
2769 This note is only valid on an insn that sets only one register and
2770 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
2771 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
2772 value which the insn explicitly copies into the register may look
2773 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
2774 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
2775 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
2776 of the @code{subreg} expression.
2778 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
2779 the entire function, and could validly be replaced in all its
2780 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
2781 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
2782 example, when a constant is loaded into a register that is never
2783 assigned any other value, this kind of note is used.
2785 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
2786 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
2787 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
2788 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
2789 by the stack slot throughout the function.
2791 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
2792 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
2793 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
2794 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
2795 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
2796 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
2797 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
2798 well.  This is used on machines for which the calling convention
2799 allocates stack space for register parameters.  See
2800 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
2802 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
2803 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
2804 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
2805 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
2806 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
2807 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
2808 final value.
2810 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
2811 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
2812 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
2813 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
2814 allocation to indicate that there is an available substitute expression
2815 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
2816 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
2817 insufficient registers are available.
2819 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
2820 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
2821 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
2822 throughout there entire life, which is not detected until later in
2823 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
2824 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
2825 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
2826 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
2827 destination register.
2829 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
2830 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
2831 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
2833 @findex REG_UNUSED
2834 @item REG_UNUSED
2835 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
2836 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
2837 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
2838 These two notes are independent; both may be present for the same
2839 register.
2841 @findex REG_WAS_0
2842 @item REG_WAS_0
2843 The single output of this insn contained zero before this insn.
2844 @var{op} is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if
2845 it is present and @var{op} has not been deleted or turned into a @code{note};
2846 its absence implies nothing.
2847 @end table
2849 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
2850 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
2851 the inverse note pointing back to the first insn.
2853 @table @code
2854 @findex REG_RETVAL
2855 @item REG_RETVAL
2856 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
2857 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
2858 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
2859 for the library call).
2861 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
2862 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
2863 delete such sequences whose results are dead.
2865 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to 
2866 provide the expression being computed by the sequence.
2868 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
2869 accurate or useful.
2871 @findex REG_LIBCALL
2872 @item REG_LIBCALL
2873 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
2874 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
2876 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or 
2877 accurate.
2879 @findex REG_CC_SETTER
2880 @findex REG_CC_USER
2881 @item REG_CC_SETTER
2882 @itemx REG_CC_USER
2883 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
2884 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
2885 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
2886 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
2887 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
2888 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
2889 @code{cc0}.@refill
2890 @end table
2892 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
2893 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
2894 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
2895 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
2896 descriptive text.
2898 @table @code
2899 @findex REG_DEP_ANTI
2900 @item REG_DEP_ANTI
2901 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
2903 @findex REG_DEP_OUTPUT
2904 @item REG_DEP_OUTPUT
2905 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
2906 @end table
2908 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
2909 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
2910 @code{expr_list}.
2912 @table @code
2913 @findex REG_EXEC_COUNT
2914 @item REG_EXEC_COUNT
2915 This is used to indicate the number of times a basic block was executed
2916 according to the profile data.  The note is attached to the first insn in
2917 the basic block.
2919 @findex REG_BR_PROB
2920 @item REG_BR_PROB
2921 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
2922 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
2923 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
2924 probability that the branch will be taken.
2926 @findex REG_BR_PRED
2927 @item REG_BR_PRED
2928 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
2929 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
2930 of the JUMP.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
2932 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
2933 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
2934 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
2935 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
2936 the pattern is either complex or misleading.
2937 @end table
2939 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
2940 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
2942 @findex insn_list
2943 @findex expr_list
2944 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
2945 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
2946 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
2947 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
2948 ordinary way as an expression.
2950 @node Calls
2951 @section RTL Representation of Function-Call Insns
2952 @cindex calling functions in RTL
2953 @cindex RTL function-call insns
2954 @cindex function-call insns
2956 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
2957 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
2958 RTL expression code, @code{call}.
2960 @cindex @code{call} usage
2961 A @code{call} expression has two operands, as follows:
2963 @example
2964 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
2965 @end example
2967 @noindent
2968 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
2969 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
2970 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
2971 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
2972 subroutine.
2974 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
2975 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
2976 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
2978 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
2979 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
2980 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
2981 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
2983 @example
2984 (set (reg:@var{m} @var{r})
2985      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
2986 @end example
2988 @noindent
2989 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
2990 appropriate register receives a useful value in this insn.
2992 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
2993 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
2994 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
2995 same RTL form as a call that returns nothing.
2997 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
2998 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
2999 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3000 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3001 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3002 if the call instruction requires some register other than the stack
3003 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
3004 subexpression should mention that register.
3006 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3007 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3008 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3009 calls, to modify all of memory.
3011 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3012 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3013 function.  Similarly, if registers other than those in
3014 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3015 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3016 indicate which registers.
3018 @node Sharing
3019 @section Structure Sharing Assumptions
3020 @cindex sharing of RTL components
3021 @cindex RTL structure sharing assumptions
3023 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3024 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3025 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3026 object of a certain kind appears in more than one place in the
3027 containing structure.
3029 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3030 objects that describe global variables and external functions,
3031 and a few standard objects such as small integer constants,
3032 no RTL objects are common to two functions.
3034 @itemize @bullet
3035 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3036 @item
3037 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3038 and therefore only a single machine mode.
3040 @cindex symbolic label
3041 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3042 @item
3043 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3044 referring to it.
3046 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3047 @item
3048 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3050 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3051 @item
3052 There is only one @code{pc} expression.
3054 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3055 @item
3056 There is only one @code{cc0} expression.
3058 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3059 @item
3060 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3061 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3063 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3064 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3065 @item
3066 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3067 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3068 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3069 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3071 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3072 @item
3073 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3074 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3075 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3076 variables are occasionally made.
3078 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3079 @item
3080 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3081 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3082 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3083 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3084 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3085 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3086 vector at all.
3088 @item
3089 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3090 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3091 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3092 side-effects on other insns.
3094 @findex unshare_all_rtl
3095 @item
3096 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3097 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3098 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3099 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3101 @findex copy_rtx_if_shared
3102 @item
3103 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3104 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3105 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3106 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3107 @code{unshare_all_rtl}.
3108 @end itemize
3110 @node Reading RTL
3111 @section Reading RTL
3113 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3114 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.
3116 Reading RTL from a file is very slow.  This is not currently a
3117 problem since reading RTL occurs only as part of building the
3118 compiler.
3120 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3121 an interface between a language front end and the bulk of GNU CC.  This
3122 idea is not feasible.
3124 GNU CC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3125 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3126 does not contain all the information about the program.
3128 The proper way to interface GNU CC to a new language front end is with
3129 the ``tree'' data structure.  There is no manual for this data
3130 structure, but it is described in the files @file{tree.h} and
3131 @file{tree.def}.