* gimple-ssa-store-merging.c (struct store_immediate_info): Add
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob21524f5469648c656ce39c1ec238dd0cb01ea1e6
1 @c Copyright (C) 1988-2017 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @node RTL
6 @chapter RTL Representation
7 @cindex RTL representation
8 @cindex representation of RTL
9 @cindex Register Transfer Language (RTL)
11 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
12 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
13 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
14 algebraic form that describes what the instruction does.
16 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
17 structures that point at other structures, and a textual form that is used
18 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
19 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
21 @menu
22 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
23 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
24 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
25 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
26 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
27 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
28 * Constants::         Expressions with constant values.
29 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
30 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
31 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
32 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
33 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
34 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
35 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
36 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
37 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
38 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
39 * Debug Information:: Expressions representing debugging information.
40 * Insns::             Expression types for entire insns.
41 * Calls::             RTL representation of function call insns.
42 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
43 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
44 @end menu
46 @node RTL Objects
47 @section RTL Object Types
48 @cindex RTL object types
50 @cindex RTL integers
51 @cindex RTL strings
52 @cindex RTL vectors
53 @cindex RTL expression
54 @cindex RTX (See RTL)
55 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
56 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
57 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
58 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
59 @code{rtx}.
61 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
62 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
63 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
66 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
67 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
68 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
69 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
70 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
71 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
72 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74 In a machine description, strings are normally written with double
75 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
76 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
77 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
78 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
79 makes the machine description easier to read.
81 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
82 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
83 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
84 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
85 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
86 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
87 need not escape each quote character with a backslash.
89 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
90 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
91 The written form of a vector consists of square brackets
92 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
93 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
94 null pointers are used instead.
96 @cindex expression codes
97 @cindex codes, RTL expression
98 @findex GET_CODE
99 @findex PUT_CODE
100 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
101 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
102 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
103 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
104 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
105 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107 The expression code determines how many operands the expression contains,
108 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
109 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
110 from its context---from the expression code of the containing expression.
111 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
112 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
113 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
114 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
115 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117 Expressions are written as parentheses containing the name of the
118 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
119 of the expression (separated by spaces).
121 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
122 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
123 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125 @cindex (nil)
126 @cindex nil
127 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
128 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130 @node RTL Classes
131 @section RTL Classes and Formats
132 @cindex RTL classes
133 @cindex classes of RTX codes
134 @cindex RTX codes, classes of
135 @findex GET_RTX_CLASS
137 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
138 which are represented by single characters.  You can determine the class
139 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
140 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
142 @table @code
143 @item RTX_OBJ
144 An RTX code that represents an actual object, such as a register
145 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
146 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
147 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149 @item RTX_CONST_OBJ
150 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
151 included in this class.
153 @item RTX_COMPARE
154 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
155 @code{LT}.
157 @item RTX_COMM_COMPARE
158 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
159 or @code{ORDERED}.
161 @item RTX_UNARY
162 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
163 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
164 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166 @item RTX_COMM_ARITH
167 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
168 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
169 @code{<}.
171 @item RTX_BIN_ARITH
172 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
173 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175 @item RTX_BITFIELD_OPS
176 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
177 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
178 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
179 @xref{Bit-Fields}.
181 @item RTX_TERNARY
182 An RTX code for other three input operations.  Currently only
183 @code{IF_THEN_ELSE},  @code{VEC_MERGE}, @code{SIGN_EXTRACT},
184 @code{ZERO_EXTRACT}, and @code{FMA}.
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.  @samp{XEXP (@var{x}, 0)} gives the auto-modified
197 register.
199 @item RTX_EXTRA
200 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
201 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
202 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
203 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
204 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
205 @code{SUBREG} is also part of this class.
206 @end table
208 @cindex RTL format
209 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
210 contained objects and their kinds using a sequence of characters
211 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
212 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
214 @cindex RTL format characters
215 These are the most commonly used format characters:
217 @table @code
218 @item e
219 An expression (actually a pointer to an expression).
221 @item i
222 An integer.
224 @item w
225 A wide integer.
227 @item s
228 A string.
230 @item E
231 A vector of expressions.
232 @end table
234 A few other format characters are used occasionally:
236 @table @code
237 @item u
238 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
239 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
241 @item n
242 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
243 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
244 @code{note} insn.
246 @item S
247 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
248 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
249 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
250 An omitted string is taken to be the null string.
252 @item V
253 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
254 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
255 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
256 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
258 @item B
259 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
261 @item 0
262 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
263 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
264 special ways by small parts of the compiler.
265 @end table
267 There are macros to get the number of operands and the format
268 of an expression code:
270 @table @code
271 @findex GET_RTX_LENGTH
272 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
273 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
275 @findex GET_RTX_FORMAT
276 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
277 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
278 @end table
280 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
281 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
283 @table @code
284 @item 1
285 All codes of this class have format @code{e}.
287 @item <
288 @itemx c
289 @itemx 2
290 All codes of these classes have format @code{ee}.
292 @item b
293 @itemx 3
294 All codes of these classes have format @code{eee}.
296 @item i
297 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
298 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
299 are of class @code{i}.
301 @item o
302 @itemx m
303 @itemx x
304 You can make no assumptions about the format of these codes.
305 @end table
307 @node Accessors
308 @section Access to Operands
309 @cindex accessors
310 @cindex access to operands
311 @cindex operand access
313 @findex XEXP
314 @findex XINT
315 @findex XWINT
316 @findex XSTR
317 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
318 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
319 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
320 (counting from zero).  Thus,
322 @smallexample
323 XEXP (@var{x}, 2)
324 @end smallexample
326 @noindent
327 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
329 @smallexample
330 XINT (@var{x}, 2)
331 @end smallexample
333 @noindent
334 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
335 fashion, would access it as a string.
337 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
338 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
339 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
340 the containing expression.  That is also how you would know how many
341 operands there are.
343 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
344 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
345 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
346 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
347 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
348 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
349 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
350 an expression pointer, which would probably result in a crash when
351 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
352 but this will access memory past the end of the expression with
353 unpredictable results.
355 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
356 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
357 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
358 vector.
360 @table @code
361 @findex XVEC
362 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
363 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
365 @findex XVECLEN
366 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
367 Access the length (number of elements) in the vector which is
368 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
370 @findex XVECEXP
371 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
372 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
373 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
375 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
376 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
377 @end table
379 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
380 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
381 to access them.
383 @node Special Accessors
384 @section Access to Special Operands
385 @cindex access to special operands
387 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
389 @table @code
390 @item MEM
391 @table @code
392 @findex MEM_ALIAS_SET
393 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
394 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
395 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
396 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
397 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
398 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
399 and the back-end makes no such assumptions.
400 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
402 @findex MEM_EXPR
403 @item MEM_EXPR (@var{x})
404 If this register is known to hold the value of some user-level
405 declaration, this is that tree node.  It may also be a
406 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
407 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
408 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
409 object associated with the reference.
411 @findex MEM_OFFSET_KNOWN_P
412 @item MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})
413 True if the offset of the memory reference from @code{MEM_EXPR} is known.
414 @samp{MEM_OFFSET (@var{x})} provides the offset if so.
416 @findex MEM_OFFSET
417 @item MEM_OFFSET (@var{x})
418 The offset from the start of @code{MEM_EXPR}.  The value is only valid if
419 @samp{MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})} is true.
421 @findex MEM_SIZE_KNOWN_P
422 @item MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})
423 True if the size of the memory reference is known.
424 @samp{MEM_SIZE (@var{x})} provides its size if so.
426 @findex MEM_SIZE
427 @item MEM_SIZE (@var{x})
428 The size in bytes of the memory reference.
429 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
430 the size is implied by the mode.  The value is only valid if
431 @samp{MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})} is true.
433 @findex MEM_ALIGN
434 @item MEM_ALIGN (@var{x})
435 The known alignment in bits of the memory reference.
437 @findex MEM_ADDR_SPACE
438 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
439 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
440 for the generic address space.
441 @end table
443 @item REG
444 @table @code
445 @findex ORIGINAL_REGNO
446 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
447 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
448 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
449 register number.
451 @findex REG_EXPR
452 @item REG_EXPR (@var{x})
453 If this register is known to hold the value of some user-level
454 declaration, this is that tree node.
456 @findex REG_OFFSET
457 @item REG_OFFSET (@var{x})
458 If this register is known to hold the value of some user-level
459 declaration, this is the offset into that logical storage.
460 @end table
462 @item SYMBOL_REF
463 @table @code
464 @findex SYMBOL_REF_DECL
465 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
466 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
467 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
468 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
469 and there is no associated front end symbol table entry.
471 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
472 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
473 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
474 front end symbol table entry.
476 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
477 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
478 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
479 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
481 @findex SYMBOL_REF_DATA
482 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
483 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
484 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
486 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
487 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
488 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
489 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
490 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
492 @table @code
493 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
494 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
495 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
496 Set if the symbol refers to a function.
498 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
499 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
500 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
501 Set if the symbol is local to this ``module''.
502 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
504 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
505 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
506 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
507 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
508 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
510 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
511 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
512 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
513 Set if the symbol is located in the small data section.
514 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
516 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
517 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
518 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
519 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
520 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
521 non-thread-local symbols.
523 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
524 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
525 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
526 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
527 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
529 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
530 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
531 @cindex @option{-fsection-anchors}
532 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
533 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
534 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
535 and that can be used to access nearby members of that block.
536 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
538 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
539 @end table
541 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
542 the target's use.
543 @end table
545 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
546 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
547 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
548 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
549 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
551 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
552 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
553 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
554 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
555 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
556 been given an offset within that block.
557 @end table
559 @node Flags
560 @section Flags in an RTL Expression
561 @cindex flags in RTL expression
563 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
564 that are used in certain types of expression.  Most often they
565 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
567 @table @code
568 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
569 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
570 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
571 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
572 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
573 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
574 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
575 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
576 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
577 perhaps with the help of base registers.
578 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
580 @findex RTL_CONST_CALL_P
581 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
582 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
583 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
584 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
585 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
586 @samp{/u}.
588 @findex RTL_PURE_CALL_P
589 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
590 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
591 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
592 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
593 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
594 @samp{/i}.
596 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
597 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
598 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
599 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
600 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
602 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
603 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
604 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
605 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
606 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
607 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
608 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
609 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
611 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
612 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
613 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
614 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
615 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
616 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
617 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
618 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
619 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
620 printed as @samp{/u}.
622 @findex INSN_DELETED_P
623 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
624 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
625 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
626 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
627 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/v}
628 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
629 @cindex @code{note} and @samp{/v}
630 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{jump_table_data}, @code{barrier}, and @code{note}
631 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
632 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
633 @code{jump_table_data}, @code{barrier}, or @code{note},
634 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
635 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
637 @findex INSN_FROM_TARGET_P
638 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
639 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
640 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
641 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
642 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
643 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
644 slot of a branch, indicates that the insn
645 is from the target of the branch.  If the branch insn has
646 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
647 the branch is taken.  For annulled branches with
648 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
649 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
650 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
651 field and printed as @samp{/s}.
653 @findex LABEL_PRESERVE_P
654 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
655 @cindex @code{note} and @samp{/i}
656 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
657 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
658 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
659 code or data not visible to the RTL of a given function.
660 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
661 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
663 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
664 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
665 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
666 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
667 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
668 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
669 a reference to a non-local label.
670 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
672 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
673 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
674 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
675 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
676 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
677 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
678 are already in a non-addressable component of an aggregate.
679 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
681 @findex MEM_VOLATILE_P
682 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
683 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
684 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
685 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
686 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
687 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
688 nonzero for volatile memory references.
689 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
691 @findex MEM_NOTRAP_P
692 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
693 @cindex @code{call}, in @code{mem}
694 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
695 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
696 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
698 @findex MEM_POINTER
699 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
700 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
701 @item MEM_POINTER (@var{x})
702 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
703 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
705 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
706 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
707 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
708 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
709 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
710 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
711 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
712 @samp{/i}.
714 @findex REG_POINTER
715 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
716 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
717 @item REG_POINTER (@var{x})
718 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
719 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
721 @findex REG_USERVAR_P
722 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
723 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
724 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
725 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
726 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
727 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
728 @samp{/v}.
730 The same hard register may be used also for collecting the values of
731 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
732 in this kind of use.
734 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
735 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
736 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
737 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
738 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
739 @cindex @code{set} and @samp{/f}
740 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
741 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
742 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
743 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
744 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
745 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
746 register to use in place of the frame pointer.
747 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
749 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
750 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
751 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
752 register is used that is near enough to the register save area, and the
753 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
754 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
755 instruction that sets this temporary register must be marked as
756 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
758 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
759 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
760 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
761 instruction.  This note should contain a simple expression of the
762 computation performed by this instruction, i.e., one that
763 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
765 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
766 prologues.
768 @findex MEM_READONLY_P
769 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
770 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
771 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
772 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
774 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
775 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
776 example of the later is a shared library's global offset table.  This
777 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
778 writable, but after control is transferred from the runtime loader to the
779 application, this memory will never be subsequently modified.
781 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
783 @findex SCHED_GROUP_P
784 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
785 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
786 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
787 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/s}
788 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn} and @code{jump_table_data}
789 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
790 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn},
791 @code{jump_insn} or @code{jump_table_data}, indicates that the
792 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
793 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
794 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
795 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
796 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
798 @findex SET_IS_RETURN_P
799 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
800 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
801 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
802 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
803 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
805 @findex SIBLING_CALL_P
806 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
807 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
808 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
809 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
810 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
812 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
813 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
814 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
815 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
816 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
817 string constant pool.
818 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
820 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
821 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
822 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
823 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
824 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
825 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
826 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
827 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
828 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
829 Stored in the @code{unchanging}
830 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
831 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
832 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
834 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
835 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
836 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
837 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
838 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
839 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
840 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
841 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
842 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
843 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
845 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
846 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
847 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
848 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
849 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
850 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
851 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
852 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
853 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
854 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
855 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
856 printed as @samp{/s}.
858 @findex SYMBOL_REF_USED
859 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
860 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
861 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
862 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
863 once.  Stored in the @code{used} field.
865 @findex SYMBOL_REF_WEAK
866 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
867 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
868 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
869 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
870 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
872 @findex SYMBOL_REF_FLAG
873 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
874 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
875 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
876 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
877 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
879 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
880 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
881 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
883 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
884 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
885 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
886 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
887 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
888 No other INSNs will be moved over it.
889 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
890 @end table
892 These are the fields to which the above macros refer:
894 @table @code
895 @findex call
896 @cindex @samp{/c} in RTL dump
897 @item call
898 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
900 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
901 infinite loop.
903 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
905 @findex frame_related
906 @cindex @samp{/f} in RTL dump
907 @item frame_related
908 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
909 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
910 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
911 frame pointer.
913 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
915 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
917 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
918 this function's string constant pool.
920 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
922 @findex in_struct
923 @cindex @samp{/s} in RTL dump
924 @item in_struct
925 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
926 contained within the test expression of some loop.
928 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
929 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
931 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
932 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
933 was found.
935 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
936 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
937 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
938 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
940 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
941 dead code.
943 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
944 delay slot of a branch,
945 1 means that this insn is from the target of the branch.
947 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
948 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
950 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
952 @findex return_val
953 @cindex @samp{/i} in RTL dump
954 @item return_val
955 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
956 the value to be returned by the current function.  On
957 machines that pass parameters in registers, the same register number
958 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
959 uses.
961 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
963 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
965 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
967 @findex jump
968 @cindex @samp{/j} in RTL dump
969 @item jump
970 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
971 mem unchanged when we access a component.
973 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
975 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
977 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
979 @findex unchanging
980 @cindex @samp{/u} in RTL dump
981 @item unchanging
982 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
983 that the value of the expression never changes.
985 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
986 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
988 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
989 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
991 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
992 something in the per-function constant pool.
994 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
995 function.
997 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
999 @findex used
1000 @item used
1001 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1002 generation for a function, to count the number of times an expression
1003 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1004 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1006 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1007 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1008 renumbered once.
1010 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1011 the symbol has already been written.
1013 @findex volatil
1014 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1015 @item volatil
1016 @cindex volatile memory references
1017 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1018 expression, it is 1 if the memory
1019 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1020 reordered or combined.
1022 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1023 purposes.
1025 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1026 0 indicates an internal compiler temporary.
1028 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1030 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1031 to a non-local label.
1033 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1034 scheduling barrier.
1036 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1037 @end table
1039 @node Machine Modes
1040 @section Machine Modes
1041 @cindex machine modes
1043 @findex machine_mode
1044 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1045 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1046 type, @code{machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1047 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1048 expressions (declarations and types, to be precise).
1050 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1051 expression is written after the expression code with a colon to separate
1052 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1053 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1054 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1055 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1057 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1058 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1060 @table @code
1061 @findex BImode
1062 @item BImode
1063 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1065 @findex QImode
1066 @item QImode
1067 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1069 @findex HImode
1070 @item HImode
1071 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1073 @findex PSImode
1074 @item PSImode
1075 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1076 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1077 this is the right mode to use for pointers.
1079 @findex SImode
1080 @item SImode
1081 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1083 @findex PDImode
1084 @item PDImode
1085 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1086 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1087 this is the right mode to use for certain pointers.
1089 @findex DImode
1090 @item DImode
1091 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1093 @findex TImode
1094 @item TImode
1095 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1097 @findex OImode
1098 @item OImode
1099 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1101 @findex XImode
1102 @item XImode
1103 ``Hexadeca Integer'' (?) mode represents a sixty-four-byte integer.
1105 @findex QFmode
1106 @item QFmode
1107 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1108 floating point number.
1110 @findex HFmode
1111 @item HFmode
1112 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1113 point number.
1115 @findex TQFmode
1116 @item TQFmode
1117 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1118 (three byte) floating point number.
1120 @findex SFmode
1121 @item SFmode
1122 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1123 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1124 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1125 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1126 single-precision VAX and IBM types.
1128 @findex DFmode
1129 @item DFmode
1130 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1131 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1132 this is a double-precision IEEE floating point number.
1134 @findex XFmode
1135 @item XFmode
1136 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1137 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1138 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1139 to sixteen; this mode is used for either.
1141 @findex SDmode
1142 @item SDmode
1143 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1144 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1145 point).
1147 @findex DDmode
1148 @item DDmode
1149 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1150 floating point number.
1152 @findex TDmode
1153 @item TDmode
1154 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1155 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1157 @findex TFmode
1158 @item TFmode
1159 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1160 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1161 IEEE quad-precision format.
1163 @findex QQmode
1164 @item QQmode
1165 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1166 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1168 @findex HQmode
1169 @item HQmode
1170 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1171 The default format is ``s.15''.
1173 @findex SQmode
1174 @item SQmode
1175 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1176 The default format is ``s.31''.
1178 @findex DQmode
1179 @item DQmode
1180 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1181 The default format is ``s.63''.
1183 @findex TQmode
1184 @item TQmode
1185 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1186 The default format is ``s.127''.
1188 @findex UQQmode
1189 @item UQQmode
1190 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1191 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1193 @findex UHQmode
1194 @item UHQmode
1195 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1196 number.  The default format is ``.16''.
1198 @findex USQmode
1199 @item USQmode
1200 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1201 number.  The default format is ``.32''.
1203 @findex UDQmode
1204 @item UDQmode
1205 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1206 fractional number.  The default format is ``.64''.
1208 @findex UTQmode
1209 @item UTQmode
1210 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1211 fractional number.  The default format is ``.128''.
1213 @findex HAmode
1214 @item HAmode
1215 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1216 The default format is ``s8.7''.
1218 @findex SAmode
1219 @item SAmode
1220 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1221 The default format is ``s16.15''.
1223 @findex DAmode
1224 @item DAmode
1225 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1226 The default format is ``s32.31''.
1228 @findex TAmode
1229 @item TAmode
1230 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1231 The default format is ``s64.63''.
1233 @findex UHAmode
1234 @item UHAmode
1235 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1236 The default format is ``8.8''.
1238 @findex USAmode
1239 @item USAmode
1240 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1241 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1243 @findex UDAmode
1244 @item UDAmode
1245 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1246 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1248 @findex UTAmode
1249 @item UTAmode
1250 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1251 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1253 @findex CCmode
1254 @item CCmode
1255 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1256 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1257 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1258 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1259 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1261 @findex BLKmode
1262 @item BLKmode
1263 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1264 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1265 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1266 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1268 @findex VOIDmode
1269 @item VOIDmode
1270 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1271 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1272 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1273 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1274 the absence of any mode.
1276 @findex QCmode
1277 @findex HCmode
1278 @findex SCmode
1279 @findex DCmode
1280 @findex XCmode
1281 @findex TCmode
1282 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1283 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1284 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1285 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1286 @code{TFmode}, respectively.
1288 @findex CQImode
1289 @findex CHImode
1290 @findex CSImode
1291 @findex CDImode
1292 @findex CTImode
1293 @findex COImode
1294 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1295 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1296 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1297 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1298 respectively.
1300 @findex BND32mode
1301 @findex BND64mode
1302 @item BND32mode BND64mode
1303 These modes stand for bounds for pointer of 32 and 64 bit size respectively.
1304 Mode size is double pointer mode size.
1305 @end table
1307 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1308 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1309 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1311 The only modes which a machine description @i{must} support are
1312 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1313 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1314 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1315 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1316 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1317 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1318 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1320 @cindex mode classes
1321 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1322 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1323 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1324 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1325 mode classes are:
1327 @table @code
1328 @findex MODE_INT
1329 @item MODE_INT
1330 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1331 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1332 @code{OImode}.
1334 @findex MODE_PARTIAL_INT
1335 @item MODE_PARTIAL_INT
1336 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1337 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1339 @findex MODE_FLOAT
1340 @item MODE_FLOAT
1341 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1342 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1343 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1345 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1346 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1347 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1348 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1350 @findex MODE_FRACT
1351 @item MODE_FRACT
1352 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1353 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1355 @findex MODE_UFRACT
1356 @item MODE_UFRACT
1357 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1358 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1360 @findex MODE_ACCUM
1361 @item MODE_ACCUM
1362 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1363 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1365 @findex MODE_UACCUM
1366 @item MODE_UACCUM
1367 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1368 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1370 @findex MODE_COMPLEX_INT
1371 @item MODE_COMPLEX_INT
1372 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1374 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1375 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1376 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1377 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1378 @code{TCmode}.
1380 @findex MODE_FUNCTION
1381 @item MODE_FUNCTION
1382 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1383 (These are not currently implemented).
1385 @findex MODE_CC
1386 @item MODE_CC
1387 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1388 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1389 @xref{Jump Patterns},
1390 also see @ref{Condition Code}.
1392 @findex MODE_POINTER_BOUNDS
1393 @item MODE_POINTER_BOUNDS
1394 Pointer bounds modes.  Used to represent values of pointer bounds type.
1395 Operations in these modes may be executed as NOPs depending on hardware
1396 features and environment setup.
1398 @findex MODE_RANDOM
1399 @item MODE_RANDOM
1400 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1401 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1402 @code{MODE_RANDOM}.
1403 @end table
1405 Here are some C macros that relate to machine modes:
1407 @table @code
1408 @findex GET_MODE
1409 @item GET_MODE (@var{x})
1410 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1412 @findex PUT_MODE
1413 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1414 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1416 @findex NUM_MACHINE_MODES
1417 @item NUM_MACHINE_MODES
1418 Stands for the number of machine modes available on the target
1419 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1420 machine mode.
1422 @findex GET_MODE_NAME
1423 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1424 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1426 @findex GET_MODE_CLASS
1427 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1428 Returns the mode class of mode @var{m}.
1430 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1431 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1432 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1433 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1435 @findex GET_MODE_SIZE
1436 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1437 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1439 @findex GET_MODE_BITSIZE
1440 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1441 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1443 @findex GET_MODE_IBIT
1444 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1445 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1447 @findex GET_MODE_FBIT
1448 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1449 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1451 @findex GET_MODE_MASK
1452 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1453 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1454 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1455 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1457 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1458 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1459 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1461 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1462 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1463 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1464 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1465 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1466 part.
1468 @findex GET_MODE_NUNITS
1469 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1470 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1471 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1473 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1474 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1475 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1476 @end table
1478 The following 3 variables are defined on every target.   They can be
1479 used to allocate buffers that are guaranteed to be large enough to
1480 hold any value that can be represented on the target.   The first two
1481 can be overridden by defining them in the target's mode.def file,
1482 however, the value must be a constant that can determined very early
1483 in the compilation process.   The third symbol cannot be overridden.
1485 @table @code
1486 @findex BITS_PER_UNIT
1487 @item BITS_PER_UNIT
1488 The number of bits in an addressable storage unit (byte).  If you do
1489 not define this, the default is 8.
1491 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1492 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1493 The maximum bitsize of any mode that is used in integer math.  This
1494 should be overridden by the target if it uses large integers as
1495 containers for larger vectors but otherwise never uses the contents to
1496 compute integer values.
1498 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1499 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1500 The bitsize of the largest mode on the target.   
1501 @end table
1503 @findex byte_mode
1504 @findex word_mode
1505 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1506 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1507 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1508 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1510 @node Constants
1511 @section Constant Expression Types
1512 @cindex RTL constants
1513 @cindex RTL constant expression types
1515 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1517 @table @code
1518 @findex const_int
1519 @item (const_int @var{i})
1520 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1521 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1522 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1524 Constants generated for modes with fewer bits than in
1525 @code{HOST_WIDE_INT} must be sign extended to full width (e.g., with
1526 @code{gen_int_mode}).  For constants for modes with more bits than in
1527 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1528 copies of the top bit.  Note however that values are neither
1529 inherently signed nor inherently unsigned; where necessary, signedness
1530 is determined by the rtl operation instead.
1532 @findex const0_rtx
1533 @findex const1_rtx
1534 @findex const2_rtx
1535 @findex constm1_rtx
1536 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1537 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1538 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1539 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1540 only expression for integer value negative one is found in
1541 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1542 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1543 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1544 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1546 @findex const_true_rtx
1547 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1548 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1549 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1550 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1551 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1552 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1554 @findex const_double
1555 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1556 This represents either a floating-point constant of mode @var{m} or
1557 (on older ports that do not define
1558 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT}) an integer constant too large to fit
1559 into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT} bits but small enough to fit within
1560 twice that number of bits.  In the latter case, @var{m} will be
1561 @code{VOIDmode}.  For integral values constants for modes with more
1562 bits than twice the number in @code{HOST_WIDE_INT} the implied high
1563 order bits of that constant are copies of the top bit of
1564 @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.  Note however that integral values are
1565 neither inherently signed nor inherently unsigned; where necessary,
1566 signedness is determined by the rtl operation instead.
1568 On more modern ports, @code{CONST_DOUBLE} only represents floating
1569 point values.  New ports define @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to
1570 make this designation.
1572 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1573 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1574 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1575 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1577 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1578 the number of integers used to store the value depends on the size of
1579 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1580 represent a floating point number, but not precisely in the target
1581 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1582 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1583 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1585 @findex CONST_WIDE_INT
1586 @item (const_wide_int:@var{m} @var{nunits} @var{elt0} @dots{})
1587 This contains an array of @code{HOST_WIDE_INT}s that is large enough
1588 to hold any constant that can be represented on the target.  This form
1589 of rtl is only used on targets that define
1590 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to be nonzero and then
1591 @code{CONST_DOUBLE}s are only used to hold floating-point values.  If
1592 the target leaves @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} defined as 0,
1593 @code{CONST_WIDE_INT}s are not used and @code{CONST_DOUBLE}s are as
1594 they were before.
1596 The values are stored in a compressed format.  The higher-order
1597 0s or -1s are not represented if they are just the logical sign
1598 extension of the number that is represented.
1600 @findex CONST_WIDE_INT_VEC
1601 @item CONST_WIDE_INT_VEC (@var{code})
1602 Returns the entire array of @code{HOST_WIDE_INT}s that are used to
1603 store the value.  This macro should be rarely used.
1605 @findex CONST_WIDE_INT_NUNITS
1606 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code})
1607 The number of @code{HOST_WIDE_INT}s used to represent the number.
1608 Note that this generally is smaller than the number of
1609 @code{HOST_WIDE_INT}s implied by the mode size.
1611 @findex CONST_WIDE_INT_ELT
1612 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code},@var{i})
1613 Returns the @code{i}th element of the array.   Element 0 is contains
1614 the low order bits of the constant.
1616 @findex const_fixed
1617 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1618 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1619 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1620 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1621 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1622 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1624 @findex const_vector
1625 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1626 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1627 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1628 the @code{const_int}, @code{const_wide_int}, @code{const_double} or
1629 @code{const_fixed} elements.
1631 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1632 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1634 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1635 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1636 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1637 desired.
1639 @findex const_string
1640 @item (const_string @var{str})
1641 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1642 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1643 strings in C are placed in memory.
1645 @findex symbol_ref
1646 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1647 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1648 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1649 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1650 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1651 with @samp{_}.
1653 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1654 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1656 @findex label_ref
1657 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1658 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1659 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1660 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1661 sequence to identify the place where the label should go.
1663 The reason for using a distinct expression type for code label
1664 references is so that jump optimization can distinguish them.
1666 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1667 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1669 @findex const
1670 @item (const:@var{m} @var{exp})
1671 Wraps an rtx computation @var{exp} whose inputs and result do not
1672 change during the execution of a thread.  There are two valid uses.
1673 The first is to represent a global or thread-local address calculation.
1674 In this case @var{exp} should contain @code{const_int},
1675 @code{symbol_ref}, @code{label_ref} or @code{unspec} expressions,
1676 combined with @code{plus} and @code{minus}.  Any such @code{unspec}s
1677 are target-specific and typically represent some form of relocation
1678 operator.  @var{m} should be a valid address mode.
1680 The second use of @code{const} is to wrap a vector operation.
1681 In this case @var{exp} must be a @code{vec_duplicate} or
1682 @code{vec_series} expression.
1684 @findex high
1685 @item (high:@var{m} @var{exp})
1686 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1687 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1688 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1689 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1690 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1691 reference a global memory location.
1693 @var{m} should be @code{Pmode}.
1694 @end table
1696 @findex CONST0_RTX
1697 @findex CONST1_RTX
1698 @findex CONST2_RTX
1699 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1700 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1701 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1702 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1703 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1704 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1705 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1706 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1707 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1708 for vector modes.
1710 @node Regs and Memory
1711 @section Registers and Memory
1712 @cindex RTL register expressions
1713 @cindex RTL memory expressions
1715 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1716 registers and to main memory.
1718 @table @code
1719 @findex reg
1720 @cindex hard registers
1721 @cindex pseudo registers
1722 @item (reg:@var{m} @var{n})
1723 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1724 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1725 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1726 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1727 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1728 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1729 registers or into memory references.
1731 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1732 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1733 For example, a register may contain a full word but there may be
1734 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1735 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1736 various precisions.
1738 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1739 the mode must always be specified.
1741 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1742 description, since the number of hard registers on the machine is an
1743 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1744 all of the machine registers must be general registers.  All the
1745 machine registers that can be used for storage of data are given
1746 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1747 instructions or can hold only certain types of data.
1749 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1750 function, but each pseudo register is given a natural mode
1751 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1752 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1753 expression is used.
1755 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1756 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1757 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1758 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1759 with the specified one.
1761 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1762 represented by a unique @code{reg} expression.
1764 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1765 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1766 Some pseudo register numbers, those within the range of
1767 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1768 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1769 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1770 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1771 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1773 @table @code
1774 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1775 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1776 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1777 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1778 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1779 registers.
1781 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1782 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1783 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1784 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1785 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1787 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1788 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1789 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1790 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1791 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1792 to the first variable on the stack.
1794 @cindex @code{TARGET_STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1795 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1796 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1797 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1798 @code{TARGET_STARTING_FRAME_OFFSET}.
1800 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1801 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1802 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1803 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1804 memory desired.
1806 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1807 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1808 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1809 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1811 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1812 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1813 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1814 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1815 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1817 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1818 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1819 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1820 @end table
1822 @findex subreg
1823 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1825 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1826 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1827 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1829 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1830 operate on it in a different mode, the register must be
1831 enclosed in a @code{subreg}.
1833 There are currently three supported types for the first operand of a
1834 @code{subreg}:
1835 @itemize
1836 @item pseudo registers
1837 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1838 @code{reg}s as their first operand.
1840 @item mem
1841 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1842 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1843 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1844 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1845 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1846 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1847 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1848 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1849 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1850 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1851 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1852 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1854 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1855 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1856 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1857 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1858 supported in the future.
1860 @item hard registers
1861 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1862 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1863 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1865 @end itemize
1867 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1868 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1870 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1871 usage and rules:
1873 @table @asis
1874 @item Paradoxical subregs
1875 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1876 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1877 class of @code{subreg} is:
1879 @smallexample
1880 paradoxical_subreg_p (@var{m1}, @var{m2})
1881 @end smallexample
1883 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1884 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1885 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1886 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1887 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1888 defined.
1890 The high-order bits of rvalues are defined in the following circumstances:
1892 @itemize
1893 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1894 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1895 can control how the high-order bits are defined.
1897 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1898 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1899 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1900 Such subregs usually represent local variables, register variables
1901 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1903 @end itemize
1905 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1906 big-endian targets.
1908 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1910 @smallexample
1911 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1912 @end smallexample
1914 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1915 2 bytes.  A subsequent:
1917 @smallexample
1918 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1919 @end smallexample
1921 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1922 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1923 false.
1925 @item Normal subregs
1926 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1927 expression is called @dfn{normal}.
1929 @findex REGMODE_NATURAL_SIZE
1930 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1931 @var{reg}.  For this purpose, @var{reg} is divided into
1932 individually-addressable blocks in which each block has:
1934 @smallexample
1935 REGMODE_NATURAL_SIZE (@var{m2})
1936 @end smallexample
1938 bytes.  Usually the value is @code{UNITS_PER_WORD}; that is,
1939 most targets usually treat each word of a register as being
1940 independently addressable.
1942 There are two types of normal @code{subreg}.  If @var{m1} is known
1943 to be no bigger than a block, the @code{subreg} refers to the
1944 least-significant part (or @dfn{lowpart}) of one block of @var{reg}.
1945 If @var{m1} is known to be larger than a block, the @code{subreg} refers
1946 to two or more complete blocks.
1948 When used as an lvalue, @code{subreg} is a block-based accessor.
1949 Storing to a @code{subreg} modifies all the blocks of @var{reg} that
1950 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other blocks of @var{reg}
1951 alone.
1953 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a block,
1954 the other bits of the referenced block are usually left in an undefined
1955 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1956 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1957 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1958 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1960 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1961 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1962 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1963 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1965 @itemize
1966 @item
1967 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1968 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1969 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1970 significant word.
1972 @item
1973 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1974 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1975 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1976 significant byte within a word.
1977 @end itemize
1979 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1980 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1981 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1982 floating point values as if they had the same endianness as integer
1983 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1984 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1985 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1987 Thus,
1989 @smallexample
1990 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1991 @end smallexample
1993 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1995 @smallexample
1996 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1997 @end smallexample
1999 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
2000 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
2002 @end table
2004 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
2005 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
2006 number of undefined bits.  For example:
2008 @smallexample
2009 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
2010 @end smallexample
2012 @findex REGMODE_NATURAL_SIZE
2013 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
2014 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
2015 defined.  If we assume @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (DImode) <= 4},
2016 then the following two @code{subreg}s:
2018 @smallexample
2019 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
2020 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
2021 @end smallexample
2023 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
2024 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
2025 of undefined bits.
2027 If @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (PSImode) <= 2} then these two @code{subreg}s:
2029 @smallexample
2030 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
2031 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
2032 @end smallexample
2034 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
2035 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
2036 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
2037 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
2039 @smallexample
2040 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
2041 @end smallexample
2043 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
2044 value @samp{(reg:HI 4)}.
2046 @cindex @code{TARGET_CAN_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
2047 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
2048 If the semantics are not correct for particular combinations of
2049 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
2050 must ensure that those combinations are never used.  For example:
2052 @smallexample
2053 TARGET_CAN_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
2054 @end smallexample
2056 must be false for every class @var{class} that includes @var{reg}.
2058 @findex SUBREG_REG
2059 @findex SUBREG_BYTE
2060 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
2061 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
2062 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
2064 It has been several years since a platform in which
2065 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
2066 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
2067 may be confronted with code rot.
2069 @findex scratch
2070 @cindex scratch operands
2071 @item (scratch:@var{m})
2072 This represents a scratch register that will be required for the
2073 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
2074 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
2075 the reload pass.
2077 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
2078 (@pxref{Side Effects}).
2080 @findex cc0
2081 @cindex condition code register
2082 @item (cc0)
2083 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2084 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2086 @itemize @bullet
2087 @item
2088 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2089 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2091 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2092 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2093 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2094 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2096 @item
2097 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2098 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2099 which comparison instructions must specify the condition to test.
2101 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2102 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2103 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2104 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2105 @end itemize
2107 @findex cc0_rtx
2108 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2109 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2110 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2112 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2113 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2114 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2115 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2116 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2117 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2118 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2119 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2121 On some machines, the condition code register is given a register number
2122 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2123 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2124 condition code.  Other machines store condition codes in general
2125 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2127 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2128 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2129 condition code.  This is best handled by normally generating the
2130 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2131 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2132 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2133 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2135 @findex pc
2136 @item (pc)
2137 @cindex program counter
2138 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2139 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2140 certain specific contexts in jump instructions.
2142 @findex pc_rtx
2143 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2144 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2145 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2147 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2148 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2150 @findex mem
2151 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2152 This RTX represents a reference to main memory at an address
2153 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2154 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2155 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2156 reference the same memory address.
2158 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2159 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2160 stack deallocation patterns.
2162 @findex concat
2163 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2164 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2165 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2166 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2167 ordinary insn chain.
2169 @findex concatn
2170 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2171 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2172 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2173 declarations, and not in the insn chain.
2174 @end table
2176 @node Arithmetic
2177 @section RTL Expressions for Arithmetic
2178 @cindex arithmetic, in RTL
2179 @cindex math, in RTL
2180 @cindex RTL expressions for arithmetic
2182 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2183 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2184 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2185 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2187 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2188 second operand.
2190 @table @code
2191 @findex plus
2192 @findex ss_plus
2193 @findex us_plus
2194 @cindex RTL sum
2195 @cindex RTL addition
2196 @cindex RTL addition with signed saturation
2197 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2198 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2199 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2200 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2202 These three expressions all represent the sum of the values
2203 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2204 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2205 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2206 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2207 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2209 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2211 @findex lo_sum
2212 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2214 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2215 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2216 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2217 to reference a global memory location.
2219 The number of low order bits is machine-dependent but is
2220 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2221 bits set by @code{high}.
2223 @var{m} should be @code{Pmode}.
2225 @findex minus
2226 @findex ss_minus
2227 @findex us_minus
2228 @cindex RTL difference
2229 @cindex RTL subtraction
2230 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2231 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2232 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2233 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2234 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2236 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2237 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2238 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2240 @findex compare
2241 @cindex RTL comparison
2242 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2243 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2244 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2245 infinite precision.
2247 Of course, machines cannot really subtract with infinite precision.
2248 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2249 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2250 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2251 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2252 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2254 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2255 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2256 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2257 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2258 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2259 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2260 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2261 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2262 this information.
2264 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2265 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2266 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2267 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2268 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2269 be @code{VOIDmode}.
2271 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2272 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2274 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2275 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2276 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2277 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2278 still known.
2280 @findex neg
2281 @findex ss_neg
2282 @findex us_neg
2283 @cindex negation
2284 @cindex negation with signed saturation
2285 @cindex negation with unsigned saturation
2286 @item (neg:@var{m} @var{x})
2287 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2288 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2289 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2290 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2291 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2292 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2293 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2294 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2295 maximum or minimum signed or unsigned value.
2297 @findex mult
2298 @findex ss_mult
2299 @findex us_mult
2300 @cindex multiplication
2301 @cindex product
2302 @cindex multiplication with signed saturation
2303 @cindex multiplication with unsigned saturation
2304 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2305 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2306 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2307 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2308 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2309 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2310 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2312 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2313 than the operands.  Write the pattern for this as
2315 @smallexample
2316 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2317 @end smallexample
2319 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2320 not be the same.
2322 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2323 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2325 @findex fma
2326 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2327 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2328 functions, which compute @samp{@var{x} * @var{y} + @var{z}}
2329 without doing an intermediate rounding step.
2331 @findex div
2332 @findex ss_div
2333 @cindex division
2334 @cindex signed division
2335 @cindex signed division with signed saturation
2336 @cindex quotient
2337 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2338 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2339 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2340 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2341 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2342 quotient.
2343 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2344 or minimum signed value.
2346 Some machines have division instructions in which the operands and
2347 quotient widths are not all the same; you should represent
2348 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2350 @smallexample
2351 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2352 @end smallexample
2354 @findex udiv
2355 @cindex unsigned division
2356 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2357 @cindex division
2358 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2359 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2360 Like @code{div} but represents unsigned division.
2361 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2362 or minimum unsigned value.
2364 @findex mod
2365 @findex umod
2366 @cindex remainder
2367 @cindex division
2368 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2369 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2370 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2371 the quotient.
2373 @findex smin
2374 @findex smax
2375 @cindex signed minimum
2376 @cindex signed maximum
2377 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2378 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2379 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2380 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2381 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2382 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2383 is returned as the result.
2385 @findex umin
2386 @findex umax
2387 @cindex unsigned minimum and maximum
2388 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2389 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2390 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2391 integers.
2393 @findex not
2394 @cindex complement, bitwise
2395 @cindex bitwise complement
2396 @item (not:@var{m} @var{x})
2397 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2398 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2400 @findex and
2401 @cindex logical-and, bitwise
2402 @cindex bitwise logical-and
2403 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2404 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2405 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2406 a fixed-point machine mode.
2408 @findex ior
2409 @cindex inclusive-or, bitwise
2410 @cindex bitwise inclusive-or
2411 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2412 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2413 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2414 fixed-point mode.
2416 @findex xor
2417 @cindex exclusive-or, bitwise
2418 @cindex bitwise exclusive-or
2419 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2420 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2421 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2422 fixed-point mode.
2424 @findex ashift
2425 @findex ss_ashift
2426 @findex us_ashift
2427 @cindex left shift
2428 @cindex shift
2429 @cindex arithmetic shift
2430 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2431 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2432 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2433 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2434 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2435 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2436 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2437 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2438 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2439 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2440 shifted out differs from the final sign bit.
2442 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2443 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2444 mode is determined by the mode called for in the machine description
2445 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2446 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2448 @findex lshiftrt
2449 @cindex right shift
2450 @findex ashiftrt
2451 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2452 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2453 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2454 these two operations are distinct.
2456 @findex rotate
2457 @cindex rotate
2458 @cindex left rotate
2459 @findex rotatert
2460 @cindex right rotate
2461 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2462 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2463 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2464 use @code{rotate}.
2466 @findex abs
2467 @findex ss_abs
2468 @cindex absolute value
2469 @item (abs:@var{m} @var{x})
2470 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2471 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2472 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2473 maximum signed value.
2476 @findex sqrt
2477 @cindex square root
2478 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2479 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2480 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2482 @findex ffs
2483 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2484 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2485 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2486 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2487 or @code{VOIDmode}.
2489 @findex clrsb
2490 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2491 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2492 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2493 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2494 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2495 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2497 @findex clz
2498 @item (clz:@var{m} @var{x})
2499 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2500 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2501 If @var{x} is zero, the value is determined by
2502 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2503 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2504 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2506 @findex ctz
2507 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2508 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2509 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2510 If @var{x} is zero, the value is determined by
2511 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2512 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2513 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2515 @findex popcount
2516 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2517 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2518 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2520 @findex parity
2521 @item (parity:@var{m} @var{x})
2522 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2523 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2524 @code{VOIDmode}.
2526 @findex bswap
2527 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2528 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2529 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2530 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2531 @end table
2533 @node Comparisons
2534 @section Comparison Operations
2535 @cindex RTL comparison operations
2537 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2538 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2539 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2540 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2541 whose results have a `MODE_INT' mode,
2542 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2543 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2544 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2545 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2546 that return vector results.
2547 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2548 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2549 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2550 @code{VOIDmode}.
2552 @cindex condition codes
2553 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2554 comparison operators may be used to compare the condition codes
2555 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2556 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2557 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2558 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2559 code; only @code{note} insns may separate them.
2561 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2562 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2563 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2564 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2565 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2566 constant folding.
2568 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2569 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2570 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2571 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2572 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2573 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2575 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2576 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2577 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2578 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2579 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2580 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2582 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2583 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2585 @table @code
2586 @findex eq
2587 @cindex equal
2588 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2589 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2590 are equal, otherwise 0.
2592 @findex ne
2593 @cindex not equal
2594 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2595 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2596 are not equal, otherwise 0.
2598 @findex gt
2599 @cindex greater than
2600 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2601 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2602 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2604 @findex gtu
2605 @cindex greater than
2606 @cindex unsigned greater than
2607 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2608 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2610 @findex lt
2611 @cindex less than
2612 @findex ltu
2613 @cindex unsigned less than
2614 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2615 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2616 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2618 @findex ge
2619 @cindex greater than
2620 @findex geu
2621 @cindex unsigned greater than
2622 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2623 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2624 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2626 @findex le
2627 @cindex less than or equal
2628 @findex leu
2629 @cindex unsigned less than
2630 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2631 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2632 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2634 @findex if_then_else
2635 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2636 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2637 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2638 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2639 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2640 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2642 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2643 to express conditional jumps.
2645 @findex cond
2646 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2647 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2648 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2649 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2650 none of the tests are nonzero expressions.
2652 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2653 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2654 @end table
2656 @node Bit-Fields
2657 @section Bit-Fields
2658 @cindex bit-fields
2660 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2662 @table @code
2663 @findex sign_extract
2664 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2665 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2666 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2667 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2668 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2669 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2670 @var{pos} counts from.
2672 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2673 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2674 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2675 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2676 which is the default if none is specified.
2678 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2679 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2681 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2682 @var{loc} if it were a register.
2684 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2685 in RTL.
2687 @findex zero_extract
2688 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2689 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2690 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2691 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2693 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2694 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2695 insertion of a value into the specified bit-field.
2696 @end table
2698 @node Vector Operations
2699 @section Vector Operations
2700 @cindex vector operations
2702 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2703 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2704 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2705 operations.
2707 @table @code
2708 @findex vec_merge
2709 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2710 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2711 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2712 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2713 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2714 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2715 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2717 @findex vec_select
2718 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2719 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2720 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2721 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2722 number of the source subpart that should be stored into it.
2723 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2724 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2725 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2727 @findex vec_concat
2728 @item (vec_concat:@var{m} @var{x1} @var{x2})
2729 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2730 vectors or scalars @var{x1} and @var{x2}; its length is the sum of the
2731 lengths of the two inputs.
2733 @findex vec_duplicate
2734 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{x})
2735 This operation converts a scalar into a vector or a small vector into a
2736 larger one by duplicating the input values.  The output vector mode must have
2737 the same submodes as the input vector mode or the scalar modes, and the
2738 number of output parts must be an integer multiple of the number of input
2739 parts.
2741 @findex vec_series
2742 @item (vec_series:@var{m} @var{base} @var{step})
2743 This operation creates a vector in which element @var{i} is equal to
2744 @samp{@var{base} + @var{i}*@var{step}}.  @var{m} must be a vector integer mode.
2745 @end table
2747 @node Conversions
2748 @section Conversions
2749 @cindex conversions
2750 @cindex machine mode conversions
2752 All conversions between machine modes must be represented by
2753 explicit conversion operations.  For example, an expression
2754 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2755 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2756 operation requires two operands of the same machine mode.
2757 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2758 operation, as in
2760 @smallexample
2761 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2762 @end smallexample
2764 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2765 may be more than one way of converting from a given starting mode
2766 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2767 to do it.
2769 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2770 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2771 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2772 must be placed into a register.
2774 @table @code
2775 @findex sign_extend
2776 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2777 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2778 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2779 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2781 @findex zero_extend
2782 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2783 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2784 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2785 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2787 @findex float_extend
2788 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2789 Represents the result of extending the value @var{x}
2790 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2791 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2793 @findex truncate
2794 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2795 Represents the result of truncating the value @var{x}
2796 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2797 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2799 @findex ss_truncate
2800 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2801 Represents the result of truncating the value @var{x}
2802 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2803 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2804 modes.
2806 @findex us_truncate
2807 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2808 Represents the result of truncating the value @var{x}
2809 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2810 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2811 modes.
2813 @findex float_truncate
2814 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2815 Represents the result of truncating the value @var{x}
2816 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2817 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2819 @findex float
2820 @item (float:@var{m} @var{x})
2821 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2822 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2824 @findex unsigned_float
2825 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2826 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2827 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2829 @findex fix
2830 @item (fix:@var{m} @var{x})
2831 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2832 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2833 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2834 towards zero.
2836 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2837 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2838 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2839 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2841 @findex unsigned_fix
2842 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2843 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2844 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2845 is not specified.
2847 @findex fract_convert
2848 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2849 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2850 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2851 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2852 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2853 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2854 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2856 @findex sat_fract
2857 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2858 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2859 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2860 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2861 fixed-point mode @var{m}.
2862 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2863 maximum or the minimum.
2865 @findex unsigned_fract_convert
2866 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2867 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2868 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2869 fixed-point mode @var{m}.
2870 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2872 @findex unsigned_sat_fract
2873 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2874 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2875 fixed-point mode @var{m}.
2876 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2877 maximum or the minimum.
2878 @end table
2880 @node RTL Declarations
2881 @section Declarations
2882 @cindex RTL declarations
2883 @cindex declarations, RTL
2885 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2886 but rather state assertions about their operands.
2888 @table @code
2889 @findex strict_low_part
2890 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2891 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2892 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2893 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2894 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2896 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2897 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2898 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2899 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2900 register when @var{m} is smaller than @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (@var{n})}.
2901 @end table
2903 @node Side Effects
2904 @section Side Effect Expressions
2905 @cindex RTL side effect expressions
2907 The expression codes described so far represent values, not actions.
2908 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2909 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2910 expression codes are used to represent side effects.
2912 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2913 the codes described above, which represent values, appear only as
2914 the operands of these.
2916 @table @code
2917 @findex set
2918 @item (set @var{lval} @var{x})
2919 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2920 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2921 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2922 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2923 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2925 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2926 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2928 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2929 width of the register, then it means that the part of the register
2930 specified by the machine mode is given the specified value and the
2931 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2932 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2933 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2934 an undefined way.
2936 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2937 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2938 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2940 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2941 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2942 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2943 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2944 appear in @var{lval}.
2946 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2947 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2948 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2949 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2950 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2951 Use the former expression to save space during the compilation.
2953 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2954 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2955 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2956 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2957 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2958 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2959 is also passed partly in memory.
2961 @cindex jump instructions and @code{set}
2962 @cindex @code{if_then_else} usage
2963 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2964 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2965 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2966 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2967 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2968 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2969 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2970 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2971 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2972 branch tables.
2974 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2975 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2976 valid for the mode of @var{lval}.
2978 @findex SET_DEST
2979 @findex SET_SRC
2980 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2981 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2983 @findex return
2984 @item (return)
2985 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2986 current function, on machines where this can be done with one
2987 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2988 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2989 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2990 the @code{return} expression code is never used.
2992 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2993 placed in @code{pc} to return to the caller.
2995 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2996 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2998 @findex simple_return
2999 @item (simple_return)
3000 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
3001 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
3002 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
3003 conditional jumps.
3005 @findex call
3006 @item (call @var{function} @var{nargs})
3007 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
3008 whose address is the address of the function to be called.
3009 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
3010 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
3011 others, it represents the number of argument registers.
3013 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
3014 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
3015 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
3016 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
3017 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
3018 addressed.
3020 @findex clobber
3021 @item (clobber @var{x})
3022 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
3023 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
3024 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
3026 One place this is used is in string instructions that store standard
3027 values into particular hard registers.  It may not be worth the
3028 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
3029 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
3030 attempt to keep data in them across the string instruction.
3032 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
3033 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
3034 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
3035 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
3037 Note that the machine description classifies certain hard registers as
3038 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
3039 default to clobber these registers, so there is no need to use
3040 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
3041 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
3042 unless the function is declared @code{const}.
3044 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
3045 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
3046 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
3047 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
3048 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
3050 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
3051 and add instructions don't use an MQ register but which has an
3052 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
3053 a combined instruction might require a temporary register while the
3054 constituent instructions might not.
3056 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
3057 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
3058 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
3059 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
3060 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
3061 register to the clobber and the input operands if there is an insn
3062 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
3063 the clobber and the hard register is in register classes of the
3064 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
3065 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
3066 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
3067 there for use as a temporary.
3069 For instructions that require a temporary register, you should use
3070 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
3071 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
3072 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
3073 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
3074 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
3076 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
3077 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
3078 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
3079 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
3081 @findex use
3082 @item (use @var{x})
3083 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
3084 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
3085 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3086 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3087 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3089 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3090 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3091 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3092 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3093 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3094 of a special control register:
3096 @smallexample
3097 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3098                                        (reg:SI 4)] 0))
3099            (use (reg:SI 1))])
3100 @end smallexample
3102 @noindent
3104 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3105 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3106 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3107 if register 1 changes in between.
3109 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3110 that the register is live.  You should think twice before adding
3111 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3112 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3113 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3114 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3115 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3116 @samp{call} patterns.
3118 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3119 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3120 before the reload phase exits.
3122 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3123 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3124 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3125 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3126 phase exits.
3128 @findex parallel
3129 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3130 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3131 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3132 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3133 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3134 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3136 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3137 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3138 performed.  For example,
3140 @smallexample
3141 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3142            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3143 @end smallexample
3145 @noindent
3146 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3147 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3148 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3149 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3151 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3152 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3153 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3154 instruction this way:
3156 @smallexample
3157 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3158            (set (pc) (if_then_else
3159                         (eq (cc0) (const_int 0))
3160                         (label_ref @dots{})
3161                         (pc)))])
3162 @end smallexample
3164 @noindent
3165 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3166 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3167 new value that is set by this instruction.
3169 @cindex peephole optimization, RTL representation
3170 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3171 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3172 whose elements are the operands needed to output the resulting
3173 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3174 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3175 but it is OK then because no further optimization remains to be done.
3176 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3177 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3179 @findex cond_exec
3180 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3181 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3182 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3183 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3184 side-effects.
3186 @findex sequence
3187 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3188 Represents a sequence of insns.  If a @code{sequence} appears in the
3189 chain of insns, then each of the @var{insns} that appears in the sequence
3190 must be suitable for appearing in the chain of insns, i.e. must satisfy
3191 the @code{INSN_P} predicate.
3193 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3194 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3195 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3196 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3198 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3199 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3200 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3201 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3202 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3203 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3204 @xref{Delay Slots}.
3206 Some back ends also use @code{sequence} objects for purposes other than
3207 delay-slot groups.  This is not supported in the common parts of the
3208 compiler, which treat such sequences as delay-slot groups.
3210 DWARF2 Call Frame Address (CFA) adjustments are sometimes also expressed
3211 using @code{sequence} objects as the value of a @code{RTX_FRAME_RELATED_P}
3212 note.  This only happens if the CFA adjustments cannot be easily derived
3213 from the pattern of the instruction to which the note is attached.  In
3214 such cases, the value of the note is used instead of best-guesing the
3215 semantics of the instruction.  The back end can attach notes containing
3216 a @code{sequence} of @code{set} patterns that express the effect of the
3217 parent instruction.
3218 @end table
3220 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3221 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3222 effects as such:
3224 @table @code
3225 @findex asm_input
3226 @item (asm_input @var{s})
3227 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3229 @findex unspec
3230 @findex unspec_volatile
3231 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3232 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3233 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3234 selects between multiple machine-specific operations.
3235 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3236 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3238 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3239 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3241 @findex addr_vec
3242 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3243 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3244 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3245 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3246 @code{Pmode}.
3248 @findex addr_diff_vec
3249 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3250 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3251 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3252 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3253 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3254 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3255 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3256 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3257 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3259 @findex prefetch
3260 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3261 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3262 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3263 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3264 prefetch.
3265 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3266 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3267 targets that do not support locality hints should ignore this.
3269 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3270 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3271 instructions.
3272 @end table
3274 @node Incdec
3275 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3276 @cindex RTL preincrement
3277 @cindex RTL postincrement
3278 @cindex RTL predecrement
3279 @cindex RTL postdecrement
3281 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3283 @table @code
3284 @findex pre_dec
3285 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3286 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3287 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3288 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3289 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3290 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3291 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3292 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3293 example of its use:
3295 @smallexample
3296 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3297 @end smallexample
3299 @noindent
3300 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3301 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3303 @findex pre_inc
3304 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3305 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3307 @findex post_dec
3308 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3309 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3310 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3311 being decremented.
3313 @findex post_inc
3314 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3315 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3317 @findex post_modify
3318 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3320 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3321 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3322 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3323 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3325 The expression @var{y} must be one of three forms:
3326 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3327 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3328 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3329 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3331 Here is an example of its use:
3333 @smallexample
3334 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3335                                           (reg:SI 48))))
3336 @end smallexample
3338 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3339 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3341 @findex pre_modify
3342 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3343 Similar except side effects happen before the use.
3344 @end table
3346 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3347 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3348 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3349 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3350 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3351 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3353 If a register used as the operand of these expressions is used in
3354 another address in an insn, the original value of the register is used.
3355 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3356 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3357 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3358 as ambiguous and disallowed.
3360 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3361 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3362 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3363 done because machines that allow these operations at all typically
3364 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3365 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3366 in the machine description.
3368 @node Assembler
3369 @section Assembler Instructions as Expressions
3370 @cindex assembler instructions in RTL
3372 @cindex @code{asm_operands}, usage
3373 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3374 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3375 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3376 a single output operand, like this:
3378 @smallexample
3379 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3380 @end smallexample
3382 @noindent
3383 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3384 the value that is stored in @code{outputvar}:
3386 @smallexample
3387 (set @var{rtx-for-outputvar}
3388      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3389                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3390                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3391                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3392 @end smallexample
3394 @noindent
3395 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3396 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3397 output operand among the output operands specified, a vector of input
3398 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3399 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3400 @code{*z}.
3402 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3403 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3404 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3405 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3406 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3407 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3409 @node Debug Information
3410 @section Variable Location Debug Information in RTL
3411 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3413 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3414 annotations to determine what user variables memory and register
3415 references refer to.
3417 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3418 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3419 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3420 location may vary, it relies on the following types of notes.
3422 @table @code
3423 @findex var_location
3424 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3425 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3426 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3427 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3428 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3429 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3430 indicating whether the variable is known to be initialized or
3431 uninitialized.
3433 @findex debug_expr
3434 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3435 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3436 that points back to it, within value expressions in
3437 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3439 @end table
3441 @node Insns
3442 @section Insns
3443 @cindex insns
3445 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3446 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3447 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3448 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3449 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3450 declarative information.
3452 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3453 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3454 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3455 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3456 these copies will always be identical and will only appear inside a
3457 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3458 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3459 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3460 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3461 always used:
3463 @table @code
3464 @findex INSN_UID
3465 @item INSN_UID (@var{i})
3466 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3468 @findex PREV_INSN
3469 @item PREV_INSN (@var{i})
3470 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3471 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3473 @findex NEXT_INSN
3474 @item NEXT_INSN (@var{i})
3475 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3476 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3477 @end table
3479 @findex get_insns
3480 @findex get_last_insn
3481 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3482 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3483 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3484 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3485 the first insn,
3487 @smallexample
3488 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3489 @end smallexample
3491 @noindent
3492 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3494 @smallexample
3495 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3496 @end smallexample
3498 @noindent
3499 is always true.
3501 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3502 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3503 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3504 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3505 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3506 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3508 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3509 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3510 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3511 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3512 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3513 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3514 to find the containing @code{sequence} expression.
3516 Every insn has one of the following expression codes:
3518 @table @code
3519 @findex insn
3520 @item insn
3521 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3522 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3523 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3524 should jump or do function calls.
3526 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3527 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3529 @findex jump_insn
3530 @item jump_insn
3531 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3532 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3533 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3534 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3535 @code{jump_insn}.
3537 @findex JUMP_LABEL
3538 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3539 accessed in the same way and in addition contain a field
3540 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3542 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3543 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3544 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3545 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3546 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3547 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3548 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3549 insn.
3551 Return insns count as jumps, but their @code{JUMP_LABEL} is @code{RETURN}
3552 or @code{SIMPLE_RETURN}.
3554 @findex call_insn
3555 @item call_insn
3556 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3557 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3558 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3559 unpredictably.
3561 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3562 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3563 accessed in the same way and in addition contain a field
3564 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3565 @code{expr_list} expressions) containing @code{use}, @code{clobber} and
3566 sometimes @code{set} expressions that denote hard registers and
3567 @code{mem}s used or clobbered by the called function.
3569 A @code{mem} generally points to a stack slot in which arguments passed
3570 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3571 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3572 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3573 the stack slot will be mentioned in @code{clobber} and @code{use}
3574 entries; if it's callee-copied, only a @code{use} will appear, and the
3575 @code{mem} may point to addresses that are not stack slots.
3577 Registers occurring inside a @code{clobber} in this list augment
3578 registers specified in @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3579 Basics}).
3581 If the list contains a @code{set} involving two registers, it indicates
3582 that the function returns one of its arguments.  Such a @code{set} may
3583 look like a no-op if the same register holds the argument and the return
3584 value.
3586 @findex code_label
3587 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3588 @item code_label
3589 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3590 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3591 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3592 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3593 labels in the compilation (not just in the current function).
3594 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3595 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3596 the label number.
3598 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3599 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3600 the label, as a number.
3602 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3603 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3605 @findex LABEL_NUSES
3606 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3607 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3608 referenced in the current function.
3610 @findex LABEL_KIND
3611 @findex SET_LABEL_KIND
3612 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3613 @cindex alternate entry points
3614 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3615 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3616 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3617 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3618 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3619 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3620 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3621 same name).
3623 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3624 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3625 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3626 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3627 The only place that cares about the distinction between static, global,
3628 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3629 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3630 @file{final.c}.
3632 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3634 @findex jump_table_data
3635 @item jump_table_data
3636 A @code{jump_table_data} insn is a placeholder for the jump-table data
3637 of a @code{casesi} or @code{tablejump} insn.  They are placed after
3638 a @code{tablejump_p} insn.  A @code{jump_table_data} insn is not part o
3639 a basic blockm but it is associated with the basic block that ends with
3640 the @code{tablejump_p} insn.  The @code{PATTERN} of a @code{jump_table_data}
3641 is always either an @code{addr_vec} or an @code{addr_diff_vec}, and a
3642 @code{jump_table_data} insn is always preceded by a @code{code_label}.
3643 The @code{tablejump_p} insn refers to that @code{code_label} via its
3644 @code{JUMP_LABEL}.
3646 @findex barrier
3647 @item barrier
3648 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3649 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3650 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3651 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3652 They contain no information beyond the three standard fields.
3654 @findex note
3655 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3656 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3657 @item note
3658 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3659 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3660 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3661 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3663 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3664 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3665 that the line came from.  These notes control generation of line
3666 number data in the assembler output.
3668 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3669 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3670 must contain a null pointer):
3672 @table @code
3673 @findex NOTE_INSN_DELETED
3674 @item NOTE_INSN_DELETED
3675 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3676 delete insns by altering them into notes of this kind.
3678 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3679 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3680 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3681 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3682 code jumps to it.
3684 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3685 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3686 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3687 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3688 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3689 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3690 of debugging information.
3692 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3693 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3694 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3695 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3696 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3697 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_EH_HANDLER}
3698 identifies which region is associated with these notes.
3700 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3701 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3702 Appears at the start of the function body, after the function
3703 prologue.
3705 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3706 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3707 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3708 This note is used to generate variable location debugging information.
3709 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3710 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3711 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3712 point in the program up to the next such note for the same user
3713 variable.
3715 @end table
3717 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3719 @findex debug_insn
3720 @findex INSN_VAR_LOCATION
3721 @item debug_insn
3722 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3723 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3724 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3725 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3726 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3727 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3728 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3729 it stands for the value bound to the corresponding
3730 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3732 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3733 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3734 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3735 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3736 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3737 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3738 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3739 be used to compute the value of each user variable at as many points
3740 (ranges, actually) in the program as possible.
3742 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3743 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3744 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3745 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3746 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3747 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3748 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3749 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3750 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3751 point in which the register is modified.
3753 @end table
3755 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3756 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3757 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3758 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3759 phases use the mode for various purposes.
3761 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3762 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3763 been processed.
3765 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3766 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3767 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3768 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3769 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3771 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3772 and @code{call_insn} insns:
3774 @table @code
3775 @findex PATTERN
3776 @item PATTERN (@var{i})
3777 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3778 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3779 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3780 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3781 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3782 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3783 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3784 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3785 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3786 @code{parallel} expression.
3788 @findex INSN_CODE
3789 @item INSN_CODE (@var{i})
3790 An integer that says which pattern in the machine description matches
3791 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3793 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3794 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3795 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3797 @findex asm_noperands
3798 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3799 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3800 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3801 such insns.
3803 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3804 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3805 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3807 @findex LOG_LINKS
3808 @item LOG_LINKS (@var{i})
3809 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3810 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3811 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3812 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3813 Def-use and use-def chains are now preferred.
3815 @findex REG_NOTES
3816 @item REG_NOTES (@var{i})
3817 A list (chain of @code{expr_list}, @code{insn_list} and @code{int_list}
3818 expressions) giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3819 information pertaining to the registers used in this insn.
3820 @end table
3822 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3823 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3824 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3825 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3826 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3827 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3828 expressions).  Their order is not significant.
3830 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3831 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3832 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3833 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3834 that are used for the first time in this insn.
3836 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3837 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} and @code{int_list}
3838 expressions in addition to @code{insn_list} expressions.  There are several
3839 kinds of register notes, which are distinguished by the machine mode, which
3840 in a register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3841 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3842 the kind of note.
3844 @findex REG_NOTE_KIND
3845 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3846 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3847 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3848 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3849 @var{newkind}.
3851 Register notes are of three classes: They may say something about an
3852 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3853 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3854 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3856 These register notes annotate inputs to an insn:
3858 @table @code
3859 @findex REG_DEAD
3860 @item REG_DEAD
3861 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3862 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3863 of the program.
3865 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3866 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3867 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3869 @findex REG_UNUSED
3870 @item REG_UNUSED
3871 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3872 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3873 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3874 These two notes are independent; both may be present for the same
3875 register.
3877 @findex REG_INC
3878 @item REG_INC
3879 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3880 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3881 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3882 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3884 @findex REG_NONNEG
3885 @item REG_NONNEG
3886 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3887 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3888 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3890 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3891 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3893 @findex REG_LABEL_OPERAND
3894 @item REG_LABEL_OPERAND
3895 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3896 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3897 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3898 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3899 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3900 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3901 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3903 @findex REG_LABEL_TARGET
3904 @item REG_LABEL_TARGET
3905 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3906 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3907 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3908 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3909 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3910 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3911 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3913 @findex REG_CROSSING_JUMP
3914 @item REG_CROSSING_JUMP
3915 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3916 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3917 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3918 of this note indicates to other optimizations that this branching
3919 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3920 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3921 into hot and cold sections is turned on.
3923 @findex REG_SETJMP
3924 @item REG_SETJMP
3925 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
3926 related function.
3927 @end table
3929 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3931 @table @code
3932 @findex REG_EQUIV
3933 @findex REG_EQUAL
3934 @item REG_EQUIV
3935 @itemx REG_EQUAL
3936 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3937 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3938 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3939 value which the insn explicitly copies into the register may look
3940 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3941 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} or
3942 @code{zero_extract} expression, the note refers to the register that
3943 is contained in its first operand.
3945 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3946 the entire function, and could validly be replaced in all its
3947 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3948 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3949 example, when a constant is loaded into a register that is never
3950 assigned any other value, this kind of note is used.
3952 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3953 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3954 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3955 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3956 by the stack slot throughout the function.
3958 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3959 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3960 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3961 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3962 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3963 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3964 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3965 well.  This is used on machines for which the calling convention
3966 allocates stack space for register parameters.  See
3967 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3969 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3970 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3971 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3972 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3973 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3974 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3975 final value.
3977 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3978 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3979 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3980 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3981 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3982 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3983 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3984 insufficient registers are available.
3986 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3987 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3988 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3989 throughout their entire life, which is not detected until later in
3990 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3991 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3992 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3993 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3994 destination register.
3996 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3997 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3998 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3999 @end table
4001 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
4002 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
4003 the inverse note pointing back to the first insn.
4005 @table @code
4006 @findex REG_CC_SETTER
4007 @findex REG_CC_USER
4008 @item REG_CC_SETTER
4009 @itemx REG_CC_USER
4010 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
4011 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
4012 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
4013 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
4014 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
4015 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
4016 @code{cc0}.
4017 @end table
4019 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
4020 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
4021 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
4022 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
4023 descriptive text.
4025 @table @code
4026 @findex REG_DEP_TRUE
4027 @item REG_DEP_TRUE
4028 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
4030 @findex REG_DEP_OUTPUT
4031 @item REG_DEP_OUTPUT
4032 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
4034 @findex REG_DEP_ANTI
4035 @item REG_DEP_ANTI
4036 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
4038 @end table
4040 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
4041 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn.
4043 @table @code
4044 @findex REG_BR_PROB
4045 @item REG_BR_PROB
4046 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
4047 branch insn according to the profile data.  The note is represented
4048 as an @code{int_list} expression whose integer value is an encoding
4049 of @code{profile_probability} type.  @code{profile_probability} provide
4050 member function @code{from_reg_br_prob_note} and @code{to_reg_br_prob_note}
4051 to extract and store the probability into the RTL encoding.
4053 @findex REG_BR_PRED
4054 @item REG_BR_PRED
4055 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
4056 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
4057 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
4059 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
4060 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
4061 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
4062 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
4063 the pattern is either complex or misleading.
4064 @end table
4066 The note @code{REG_CALL_NOCF_CHECK} is used in conjunction with the
4067 @option{-fcf-protection=branch} option.  The note is set if a
4068 @code{nocf_check} attribute is specified for a function type or a
4069 pointer to function type.  The note is stored in the @code{REG_NOTES}
4070 field of an insn.
4072 @table @code
4073 @findex REG_CALL_NOCF_CHECK
4074 @item REG_CALL_NOCF_CHECK
4075 Users have control through the @code{nocf_check} attribute to identify
4076 which calls to a function should be skipped from control-flow instrumentation
4077 when the option @option{-fcf-protection=branch} is specified.  The compiler
4078 puts a @code{REG_CALL_NOCF_CHECK} note on each @code{CALL_INSN} instruction
4079 that has a function type marked with a @code{nocf_check} attribute.
4080 @end table
4082 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
4083 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
4085 @findex insn_list
4086 @findex expr_list
4087 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
4088 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
4089 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
4090 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
4091 ordinary way as an expression.
4093 @node Calls
4094 @section RTL Representation of Function-Call Insns
4095 @cindex calling functions in RTL
4096 @cindex RTL function-call insns
4097 @cindex function-call insns
4099 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
4100 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
4101 RTL expression code, @code{call}.
4103 @cindex @code{call} usage
4104 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4106 @smallexample
4107 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4108 @end smallexample
4110 @noindent
4111 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4112 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4113 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4114 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4115 subroutine.
4117 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4118 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4119 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4121 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4122 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4123 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4124 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4126 @smallexample
4127 (set (reg:@var{m} @var{r})
4128      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4129 @end smallexample
4131 @noindent
4132 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4133 appropriate register receives a useful value in this insn.
4135 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4136 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4137 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4138 same RTL form as a call that returns nothing.
4140 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4141 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4142 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4143 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4144 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4145 if the call instruction requires some register other than the stack
4146 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4147 subexpression should mention that register.
4149 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4150 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4151 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4152 calls, to modify all of memory.
4154 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4155 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4156 function.  Similarly, if registers other than those in
4157 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4158 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4159 indicate which registers.
4161 @node Sharing
4162 @section Structure Sharing Assumptions
4163 @cindex sharing of RTL components
4164 @cindex RTL structure sharing assumptions
4166 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4167 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4168 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4169 object of a certain kind appears in more than one place in the
4170 containing structure.
4172 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4173 objects that describe global variables and external functions,
4174 and a few standard objects such as small integer constants,
4175 no RTL objects are common to two functions.
4177 @itemize @bullet
4178 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4179 @item
4180 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4181 and therefore only a single machine mode.
4183 @cindex symbolic label
4184 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4185 @item
4186 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4187 referring to it.
4189 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4190 @item
4191 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4193 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4194 @item
4195 There is only one @code{pc} expression.
4197 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4198 @item
4199 There is only one @code{cc0} expression.
4201 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4202 @item
4203 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4204 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4206 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4207 @item
4208 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4209 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4211 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4212 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4213 @item
4214 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4215 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4216 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4217 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4219 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4220 @item
4221 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4222 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4223 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4224 variables are occasionally made.
4226 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4227 @item
4228 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4229 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4230 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4231 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4232 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4233 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4234 vector at all.
4236 @item
4237 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4238 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4239 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4240 side-effects on other insns.
4242 @findex unshare_all_rtl
4243 @item
4244 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4245 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4246 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4247 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4249 @findex copy_rtx_if_shared
4250 @item
4251 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4252 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4253 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4254 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4255 @code{unshare_all_rtl}.
4256 @end itemize
4258 @node Reading RTL
4259 @section Reading RTL
4261 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4262 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4263 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4264 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4265 from the machine description.
4267 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4268 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4269 idea is not feasible.
4271 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4272 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4273 does not contain all the information about the program.
4275 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4276 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4277 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4278 is incomplete.