Delete REG_RETVAL and REG_LIBCALL notes after completeing reload
[official-gcc.git] / gcc / rtl.texi
blobef768af40f3b4b0fe71babc9fa6f1438025b96b8
1 @c Copyright (C) 1988, 89, 92, 94, 97, 1998 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 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
12 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
13 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
14 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 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
24 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
25 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
26 * Constants::         Expressions with constant values.
27 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
28 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
29 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
30 * Bit Fields::        Expressions representing bitfields in memory or reg.
31 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
32 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
33 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
34 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
35 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
36 * Insns::             Expression types for entire insns.
37 * Calls::             RTL representation of function call insns.
38 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
39 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
40 @end menu
42 @node RTL Objects, Accessors, RTL, RTL
43 @section RTL Object Types
44 @cindex RTL object types
46 @cindex RTL integers
47 @cindex RTL strings
48 @cindex RTL vectors
49 @cindex RTL expression
50 @cindex RTX (See RTL)
51 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
52 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
53 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
54 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
55 @code{rtx}.
57 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal digits.
58 A wide integer is an integral object whose type is @code{HOST_WIDE_INT}
59 (@pxref{Config}); their written form uses decimal digits.
61 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
62 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
63 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
64 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
65 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
66 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
67 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
68 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.  
70 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
71 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
72 The written form of a vector consists of square brackets
73 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
74 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
75 null pointers are used instead.
77 @cindex expression codes
78 @cindex codes, RTL expression
79 @findex GET_CODE
80 @findex PUT_CODE
81 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
82 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
83 also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
84 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
85 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
86 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
88 The expression code determines how many operands the expression contains,
89 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
90 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
91 from its context---from the expression code of the containing expression.
92 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
93 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
94 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
95 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
96 there is one operand, which is to be regarded as a string.
98 Expressions are written as parentheses containing the name of the
99 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
100 of the expression (separated by spaces).
102 Expression code names in the @samp{md} file are written in lower case,
103 but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
104 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
106 @cindex (nil)
107 @cindex nil
108 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
109 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
111 @node Accessors, Flags, RTL Objects, RTL
112 @section Access to Operands
113 @cindex accessors
114 @cindex access to operands
115 @cindex operand access
117 @cindex RTL format
118 For each expression type @file{rtl.def} specifies the number of
119 contained objects and their kinds, with four possibilities: @samp{e} for
120 expression (actually a pointer to an expression), @samp{i} for integer,
121 @samp{w} for wide integer, @samp{s} for string, and @samp{E} for vector
122 of expressions.  The sequence of letters for an expression code is
123 called its @dfn{format}.  Thus, the format of @code{subreg} is
124 @samp{ei}.@refill
126 @cindex RTL format characters
127 A few other format characters are used occasionally:
129 @table @code
130 @item u
131 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
132 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
134 @item n
135 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
136 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
137 @code{note} insn.
139 @item S
140 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
141 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
142 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
143 An omitted string is taken to be the null string.
145 @item V
146 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
147 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
148 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
149 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
151 @item 0
152 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
153 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
154 special ways by small parts of the compiler.
155 @end table
157 There are macros to get the number of operands, the format, and the
158 class of an expression code:
160 @table @code
161 @findex GET_RTX_LENGTH
162 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
163 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
165 @findex GET_RTX_FORMAT
166 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
167 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
169 @findex GET_RTX_CLASS
170 @cindex classes of RTX codes
171 @item GET_RTX_CLASS (@var{code})
172 A single character representing the type of RTX operation that code
173 @var{code} performs.
175 The following classes are defined:
177 @table @code
178 @item o
179 An RTX code that represents an actual object, such as @code{reg} or
180 @code{mem}.  @code{subreg} is not in this class.
182 @item <
183 An RTX code for a comparison.  The codes in this class are
184 @code{NE}, @code{EQ}, @code{LE}, @code{LT}, @code{GE}, @code{GT},
185 @code{LEU}, @code{LTU}, @code{GEU}, @code{GTU}.@refill
187 @item 1
188 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{neg}.
190 @item c
191 An RTX code for a commutative binary operation, other than @code{NE}
192 and @code{EQ} (which have class @samp{<}).
194 @item 2
195 An RTX code for a noncommutative binary operation, such as @code{MINUS}.
197 @item b
198 An RTX code for a bitfield operation, either @code{ZERO_EXTRACT} or
199 @code{SIGN_EXTRACT}.
201 @item 3
202 An RTX code for other three input operations, such as @code{IF_THEN_ELSE}.
204 @item i
205 An RTX code for a machine insn (@code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
206 @code{CALL_INSN}).@refill
208 @item m
209 An RTX code for something that matches in insns, such as @code{MATCH_DUP}.
211 @item x
212 All other RTX codes.
213 @end table
214 @end table
216 @findex XEXP
217 @findex XINT
218 @findex XWINT
219 @findex XSTR
220 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
221 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
222 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
223 (counting from zero).  Thus,@refill
225 @example
226 XEXP (@var{x}, 2)
227 @end example
229 @noindent
230 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
232 @example
233 XINT (@var{x}, 2)
234 @end example
236 @noindent
237 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
238 fashion, would access it as a string.
240 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
241 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
242 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
243 the containing expression.  That is also how you would know how many
244 operands there are.
246 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
247 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
248 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
249 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
250 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
251 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
252 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
253 an expression pointer, which would probably result in a crash when
254 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
255 but this will access memory past the end of the expression with
256 unpredictable results.@refill
258 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
259 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
260 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
261 vector.
263 @table @code
264 @findex XVEC
265 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
266 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
268 @findex XVECLEN
269 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
270 Access the length (number of elements) in the vector which is
271 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
273 @findex XVECEXP
274 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
275 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
276 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX.
278 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
279 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
280 @end table
282 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
283 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
284 to access them.
286 @node Flags, Machine Modes, Accessors, RTL
287 @section Flags in an RTL Expression
288 @cindex flags in RTL expression
290 RTL expressions contain several flags (one-bit bitfields) and other
291 values that are used in certain types of expression.  Most often they
292 are accessed with the following macros:
294 @table @code
295 @findex MEM_VOLATILE_P
296 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
297 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}
298 @cindex @samp{/v} in RTL dump
299 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
300 In @code{mem} expressions, nonzero for volatile memory references.
301 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
303 @findex MEM_IN_STRUCT_P
304 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
305 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
306 @cindex @samp{/s} in RTL dump
307 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
308 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire
309 structure, union or array, or to a component of one.  Zero for
310 references to a scalar variable or through a pointer to a scalar.
311 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
313 @findex MEM_ALIAS_SET
314 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
315 In @code{mem} expressions, the alias set to which @var{x} belongs.  If
316 zero, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  If
317 nonzero, @var{x} may only alias objects in the same alias set.  This
318 value is set (in a language-specific manner) by the front-end.  This
319 field is not a bit-field; it is in an integer, found as the second
320 argument to the @code{mem}.
322 @findex REG_LOOP_TEST_P
323 @cindex @code{reg} and @samp{/s}
324 @cindex @code{in_struct}, in @code{reg}
325 @item REG_LOOP_TEST_P
326 In @code{reg} expressions, nonzero if this register's entire life is
327 contained in the exit test code for some loop.  Stored in the
328 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
330 @findex REG_USERVAR_P 
331 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
332 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
333 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
334 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
335 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
336 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
337 @samp{/v}.
339 @cindex @samp{/i} in RTL dump
340 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P 
341 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
342 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
343 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
344 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
345 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
346 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
347 @samp{/i}.
349 The same hard register may be used also for collecting the values of
350 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
351 in this kind of use.
353 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
354 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
355 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
356 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P
357 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
358 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
359 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
360 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
361 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
362 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
363 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
364 printed as @samp{/s}.
366 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
367 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
368 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
369 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
370 Nonzero in a @code{subreg} that has @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero
371 if the object being referenced is kept zero-extended and zero if it
372 is kept sign-extended.  Stored in the @code{unchanging} field and
373 printed as @samp{/u}.
375 @findex RTX_UNCHANGING_P 
376 @cindex @code{reg} and @samp{/u}
377 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
378 @cindex @code{unchanging}, in @code{reg} and @code{mem}
379 @cindex @samp{/u} in RTL dump
380 @item RTX_UNCHANGING_P (@var{x})
381 Nonzero in a @code{reg} or @code{mem} if the value is not changed.
382 (This flag is not set for memory references via pointers to constants.
383 Such pointers only guarantee that the object will not be changed
384 explicitly by the current function.  The object might be changed by
385 other functions or by aliasing.)  Stored in the
386 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
388 @findex RTX_INTEGRATED_P 
389 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}
390 @item RTX_INTEGRATED_P (@var{insn})
391 Nonzero in an insn if it resulted from an in-line function call.
392 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
394 @findex SYMBOL_REF_USED
395 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
396 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
397 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
398 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
399 once.  Stored in the @code{used} field.
401 @findex SYMBOL_REF_FLAG
402 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
403 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
404 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
405 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
406 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
408 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
409 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
410 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
411 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
412 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
413 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
414 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
416 @findex INSN_DELETED_P 
417 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}
418 @item INSN_DELETED_P (@var{insn})
419 In an insn, nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
420 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
422 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
423 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
424 @cindex @code{unchanging}, in @code{insn}
425 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{insn})
426 In an @code{insn} in the delay slot of a branch insn, indicates that an
427 annulling branch should be used.  See the discussion under
428 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and printed
429 as @samp{/u}.
431 @findex INSN_FROM_TARGET_P
432 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
433 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
434 @cindex @samp{/s} in RTL dump
435 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{insn})
436 In an @code{insn} in a delay slot of a branch, indicates that the insn
437 is from the target of the branch.  If the branch insn has
438 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
439 the branch is taken.  For annulled branches with
440 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
441 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
442 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
443 field and printed as @samp{/s}.
445 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P 
446 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
447 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
448 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
449 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
450 function's ``constants pool''.  These are addresses close to the
451 beginning of the function, and GNU CC assumes they can be addressed
452 directly (perhaps with the help of base registers).  Stored in the
453 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
455 @findex CONST_CALL_P
456 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
457 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
458 @item CONST_CALL_P (@var{x})
459 In a @code{call_insn}, indicates that the insn represents a call to a const
460 function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
462 @findex LABEL_PRESERVE_P
463 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
464 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label}
465 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
466 In a @code{code_label}, indicates that the label can never be deleted.
467 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
468 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
470 @findex SCHED_GROUP_P
471 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
472 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
473 @item SCHED_GROUP_P (@var{insn})
474 During instruction scheduling, in an insn, indicates that the previous insn
475 must be scheduled together with this insn.  This is used to ensure that
476 certain groups of instructions will not be split up by the instruction
477 scheduling pass, for example, @code{use} insns before a @code{call_insn} may
478 not be separated from the @code{call_insn}.  Stored in the @code{in_struct}
479 field and printed as @samp{/s}.
480 @end table
482 These are the fields which the above macros refer to:
484 @table @code
485 @findex used
486 @item used
487 Normally, this flag is used only momentarily, at the end of RTL
488 generation for a function, to count the number of times an expression
489 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
490 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
492 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
493 the symbol has already been written.
495 In a @code{reg}, it is used by the leaf register renumbering code to ensure
496 that each register is only renumbered once.
498 @findex volatil
499 @item volatil
500 This flag is used in @code{mem}, @code{symbol_ref} and @code{reg}
501 expressions and in insns.  In RTL dump files, it is printed as
502 @samp{/v}.
504 @cindex volatile memory references
505 In a @code{mem} expression, it is 1 if the memory reference is volatile.
506 Volatile memory references may not be deleted, reordered or combined.
508 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific 
509 purposes.
511 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
512 0 indicates an internal compiler temporary.
514 In an insn, 1 means the insn has been deleted.
516 @findex in_struct
517 @item in_struct
518 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
519 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
520 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
521 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
522 to determine something about possible cases of aliasing.
524 In an insn in the delay slot of a branch, 1 means that this insn is from
525 the target of the branch.
527 During instruction scheduling, in an insn, 1 means that this insn must be
528 scheduled as part of a group together with the previous insn.
530 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
531 contained within the test expression of some loop.
533 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
534 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
536 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
537 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
538 was found.
540 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
541 This is used for labels which are the target of non-local gotos.
543 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
545 @findex unchanging
546 @item unchanging
547 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
548 that the value of the expression never changes.
550 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
551 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
553 In an insn, 1 means that this is an annulling branch.
555 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
556 something in the per-function constants pool.
558 In a @code{call_insn}, 1 means that this instruction is a call to a
559 const function.
561 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
563 @findex integrated
564 @item integrated
565 In some kinds of expressions, including insns, this flag means the
566 rtl was produced by procedure integration.
568 In a @code{reg} expression, this flag indicates the register
569 containing the value to be returned by the current function.  On
570 machines that pass parameters in registers, the same register number
571 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
572 uses.
573 @end table
575 @node Machine Modes, Constants, Flags, RTL
576 @section Machine Modes
577 @cindex machine modes
579 @findex enum machine_mode
580 A machine mode describes a size of data object and the representation used
581 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
582 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
583 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
584 expressions (declarations and types, to be precise).
586 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
587 expression is written after the expression code with a colon to separate
588 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
589 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
590 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
591 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
593 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
594 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
596 @table @code
597 @findex QImode
598 @item QImode
599 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
601 @findex HImode
602 @item HImode
603 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
605 @findex PSImode
606 @item PSImode
607 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
608 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
609 this is the right mode to use for pointers.
611 @findex SImode
612 @item SImode
613 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
615 @findex PDImode
616 @item PDImode
617 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
618 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
619 this is the right mode to use for certain pointers.
621 @findex DImode
622 @item DImode
623 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
625 @findex TImode
626 @item TImode
627 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
629 @findex SFmode
630 @item SFmode
631 ``Single Floating'' mode represents a single-precision (four byte) floating
632 point number.
634 @findex DFmode
635 @item DFmode
636 ``Double Floating'' mode represents a double-precision (eight byte) floating
637 point number.
639 @findex XFmode
640 @item XFmode
641 ``Extended Floating'' mode represents a triple-precision (twelve byte)
642 floating point number.  This mode is used for IEEE extended floating
643 point.  On some systems not all bits within these bytes will actually
644 be used.
646 @findex TFmode
647 @item TFmode
648 ``Tetra Floating'' mode represents a quadruple-precision (sixteen byte)
649 floating point number.
651 @findex CCmode
652 @item CCmode
653 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
654 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
655 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
656 the condition code.  These modes are not used on machines that use
657 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
659 @findex BLKmode
660 @item BLKmode
661 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
662 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
663 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
664 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL.
666 @findex VOIDmode
667 @item VOIDmode
668 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
669 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
670 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
671 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
672 the absence of any mode.
674 @findex SCmode
675 @findex DCmode
676 @findex XCmode
677 @findex TCmode
678 @item SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
679 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
680 point values.  The floating point values are in @code{SFmode},
681 @code{DFmode}, @code{XFmode}, and @code{TFmode}, respectively.
683 @findex CQImode
684 @findex CHImode
685 @findex CSImode
686 @findex CDImode
687 @findex CTImode
688 @findex COImode
689 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
690 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
691 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
692 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
693 respectively.
694 @end table
696 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
697 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
698 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
700 The only modes which a machine description @i{must} support are
701 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
702 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
703 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
704 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
705 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
706 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
707 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
709 @cindex mode classes
710 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
711 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
712 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
713 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
714 mode classes are:
716 @table @code
717 @findex MODE_INT
718 @item MODE_INT
719 Integer modes.  By default these are @code{QImode}, @code{HImode},
720 @code{SImode}, @code{DImode}, and @code{TImode}.
722 @findex MODE_PARTIAL_INT
723 @item MODE_PARTIAL_INT
724 The ``partial integer'' modes, @code{PSImode} and @code{PDImode}.
726 @findex MODE_FLOAT
727 @item MODE_FLOAT
728 floating point modes.  By default these are @code{SFmode}, @code{DFmode},
729 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
731 @findex MODE_COMPLEX_INT
732 @item MODE_COMPLEX_INT
733 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
735 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
736 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
737 Complex floating point modes.  By default these are @code{SCmode},
738 @code{DCmode}, @code{XCmode}, and @code{TCmode}.
740 @findex MODE_FUNCTION
741 @item MODE_FUNCTION
742 Algol or Pascal function variables including a static chain.
743 (These are not currently implemented).
745 @findex MODE_CC
746 @item MODE_CC
747 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
748 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
749 also see @ref{Condition Code}.
751 @findex MODE_RANDOM
752 @item MODE_RANDOM
753 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
754 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
755 @code{MODE_RANDOM}.
756 @end table
758 Here are some C macros that relate to machine modes:
760 @table @code
761 @findex GET_MODE
762 @item GET_MODE (@var{x})
763 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
765 @findex PUT_MODE
766 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
767 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
769 @findex NUM_MACHINE_MODES
770 @item NUM_MACHINE_MODES
771 Stands for the number of machine modes available on the target
772 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
773 machine mode.
775 @findex GET_MODE_NAME
776 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
777 Returns the name of mode @var{m} as a string.
779 @findex GET_MODE_CLASS
780 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
781 Returns the mode class of mode @var{m}.
783 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
784 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
785 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
786 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
788 @findex GET_MODE_SIZE
789 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
790 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
792 @findex GET_MODE_BITSIZE
793 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
794 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
796 @findex GET_MODE_MASK
797 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
798 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
799 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
800 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
802 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
803 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m)})
804 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
806 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
807 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
808 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
809 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
810 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
811 part.
813 @findex GET_MODE_NUNITS
814 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
815 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
816 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
818 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
819 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
820 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
821 @end table
823 @findex byte_mode
824 @findex word_mode
825 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
826 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
827 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
828 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
830 @node Constants, Regs and Memory, Machine Modes, RTL
831 @section Constant Expression Types
832 @cindex RTL constants
833 @cindex RTL constant expression types
835 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
837 @table @code
838 @findex const_int
839 @item (const_int @var{i})
840 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
841 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
842 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
844 @findex const0_rtx
845 @findex const1_rtx
846 @findex const2_rtx
847 @findex constm1_rtx
848 There is only one expression object for the integer value zero; it is
849 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
850 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
851 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
852 only expression for integer value negative one is found in
853 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
854 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
855 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
856 @code{constm1_rtx} as appropriate.@refill
858 @findex const_true_rtx
859 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
860 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
861 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
862 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
863 @code{STORE_FLAG_VALUE} is -1, @code{const_true_rtx} and
864 @code{constm1_rtx} will point to the same object.@refill
866 @findex const_double
867 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
868 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
869 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
870 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GNU CC
871 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
872 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
874 @findex CONST_DOUBLE_MEM
875 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
876 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
877 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
878 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
879 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
880 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
881 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
882 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
883 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.@refill
885 @findex CONST_DOUBLE_LOW
886 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
887 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
888 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
890 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
891 the number of integers used to store the value depends on the size of
892 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Cross-compilation}).  The integers
893 represent a floating point number, but not precisely in the target
894 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
895 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
896 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
898 @findex CONST0_RTX
899 @findex CONST1_RTX
900 @findex CONST2_RTX
901 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
902 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
903 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  Otherwise, it returns a
904 @code{CONST_DOUBLE} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
905 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
906 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.
908 @findex const_string
909 @item (const_string @var{str})
910 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
911 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
912 strings in C are placed in memory.
914 @findex symbol_ref
915 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
916 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
917 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
918 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
919 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
920 with @samp{_}.
922 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
923 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
925 @findex label_ref
926 @item (label_ref @var{label})
927 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
928 operand, an expression, which must be a @code{code_label} that appears
929 in the instruction sequence to identify the place where the label
930 should go.
932 The reason for using a distinct expression type for code label
933 references is so that jump optimization can distinguish them.
935 @item (const:@var{m} @var{exp})
936 Represents a constant that is the result of an assembly-time
937 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
938 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
939 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
940 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
941 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
943 @var{m} should be @code{Pmode}.
945 @findex high
946 @item (high:@var{m} @var{exp})
947 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
948 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
949 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
950 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
951 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
952 reference a global memory location.
954 @var{m} should be @code{Pmode}.
955 @end table
957 @node Regs and Memory, Arithmetic, Constants, RTL
958 @section Registers and Memory
959 @cindex RTL register expressions
960 @cindex RTL memory expressions
962 Here are the RTL expression types for describing access to machine
963 registers and to main memory.
965 @table @code
966 @findex reg
967 @cindex hard registers
968 @cindex pseudo registers
969 @item (reg:@var{m} @var{n})
970 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
971 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
972 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
973 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
974 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
975 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
976 registers or into memory references.
978 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
979 machines can generally refer to each register in more than one mode.
980 For example, a register may contain a full word but there may be
981 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
982 well as instructions to refer to it as a floating point number of
983 various precisions.
985 Even for a register that the machine can access in only one mode,
986 the mode must always be specified.
988 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
989 description, since the number of hard registers on the machine is an
990 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
991 all of the machine registers must be general registers.  All the
992 machine registers that can be used for storage of data are given
993 hard register numbers, even those that can be used only in certain
994 instructions or can hold only certain types of data.
996 A hard register may be accessed in various modes throughout one
997 function, but each pseudo register is given a natural mode
998 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
999 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1000 expression is used.
1002 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1003 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1004 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1005 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1006 with the specified one.
1008 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1009 represented by a unique @code{reg} expression.
1011 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1012 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1013 Some pseudo register numbers, those within the range of
1014 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1015 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1016 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1017 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1018 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1020 @table @code
1021 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1022 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1023 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1024 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1025 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1026 registers.
1028 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1029 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1030 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1031 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1032 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1034 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1035 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1036 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1037 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1038 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1039 first variable on the stack.
1041 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1042 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1043 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1044 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1045 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1047 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1048 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1049 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1050 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1051 memory desired.
1053 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1054 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1055 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1056 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1058 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1059 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1060 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1061 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1062 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1064 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1065 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1066 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1067 @end table
1069 @findex subreg
1070 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{wordnum})
1071 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1072 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1073 a multi-word @code{reg} that actually refers to several registers.
1075 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1076 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1077 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1078 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1079 such a case, @var{wordnum} is zero.
1081 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1082 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1083 are in @var{m}.
1085 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1086 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1087 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1088 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1089 that paradoxical references are only made to hard registers.
1091 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1092 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1093 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1094 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1095 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1096 @var{wordnum} that says which register.
1098 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1099 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1100 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1101 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1102 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1104 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1105 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1106 that word number zero is the most significant part; otherwise, it is
1107 the least significant part.
1109 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1110 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1111 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1112 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1113 they had the same endianness as integer values.  This works because
1114 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1115 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1116 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1118 @cindex combiner pass
1119 @cindex reload pass
1120 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1121 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1122 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1123 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1124 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1125 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1126 which replaced a pseudo register.
1128 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1129 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1130 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1131 floating value.
1133 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1134 hard register when less registers can hold the value than would be
1135 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1136 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1137 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1138 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1139 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1140 expressions such as these from being formed.
1142 @findex SUBREG_REG
1143 @findex SUBREG_WORD
1144 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed 
1145 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1146 accessed with the @code{SUBREG_WORD} macro.
1148 @findex scratch
1149 @cindex scratch operands
1150 @item (scratch:@var{m})
1151 This represents a scratch register that will be required for the
1152 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1153 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1154 the reload pass.
1156 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1157 (@pxref{Side Effects}).
1159 @findex cc0
1160 @cindex condition code register
1161 @item (cc0)
1162 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1163 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1165 @itemize @bullet
1166 @item
1167 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1168 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1170 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1171 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1172 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1173 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1175 @item
1176 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1177 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1178 which comparison instructions must specify the condition to test.
1180 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1181 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1182 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1183 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1184 @end itemize
1186 @findex cc0_rtx
1187 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1188 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1189 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1191 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1192 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1193 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1194 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1195 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1196 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1197 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1198 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1200 On some machines, the condition code register is given a register number
1201 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1202 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1203 condition code.  Other machines store condition codes in general
1204 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1206 Some machines, such as the Sparc and RS/6000, have two sets of
1207 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1208 condition code.  This is best handled by normally generating the
1209 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1210 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1211 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1212 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1214 @findex pc
1215 @item (pc)
1216 @cindex program counter
1217 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1218 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1219 certain specific contexts in jump instructions.
1221 @findex pc_rtx
1222 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1223 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1224 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1226 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1227 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL.
1229 @findex mem
1230 @item (mem:@var{m} @var{addr})
1231 This RTX represents a reference to main memory at an address
1232 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1233 a unit of memory is accessed.
1235 @findex addressof
1236 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1237 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1238 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1239 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1240 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1241 expression for the address of its stack slot.
1242 @end table
1244 @node Arithmetic, Comparisons, Regs and Memory, RTL
1245 @section RTL Expressions for Arithmetic
1246 @cindex arithmetic, in RTL
1247 @cindex math, in RTL
1248 @cindex RTL expressions for arithmetic
1250 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1251 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1252 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1253 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1255 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1256 second operand.
1258 @table @code
1259 @findex plus
1260 @cindex RTL addition
1261 @cindex RTL sum
1262 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1263 Represents the sum of the values represented by @var{x} and @var{y}
1264 carried out in machine mode @var{m}. 
1266 @findex lo_sum
1267 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1268 Like @code{plus}, except that it represents that sum of @var{x} and the
1269 low-order bits of @var{y}.  The number of low order bits is
1270 machine-dependent but is normally the number of bits in a @code{Pmode}
1271 item minus the number of bits set by the @code{high} code
1272 (@pxref{Constants}).
1274 @var{m} should be @code{Pmode}.
1276 @findex minus
1277 @cindex RTL subtraction
1278 @cindex RTL difference
1279 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1280 Like @code{plus} but represents subtraction.
1282 @findex compare
1283 @cindex RTL comparison
1284 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1285 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1286 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1287 infinite precision.
1289 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1290 However, they can pretend to do so when only the sign of the
1291 result will be used, which is the case when the result is stored
1292 in the condition code.   And that is the only way this kind of expression
1293 may validly be used: as a value to be stored in the condition codes.
1295 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y},
1296 but instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)}
1297 is used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1298 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.
1300 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1301 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1302 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1303 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1304 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1305 be @code{VOIDmode}.
1307 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1308 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.  
1310 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1311 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1312 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1313 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1314 still known.
1316 @findex neg
1317 @item (neg:@var{m} @var{x})
1318 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1319 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1321 @findex mult
1322 @cindex multiplication
1323 @cindex product
1324 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1325 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1326 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1328 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1329 than the operands.  Write the pattern for this as
1331 @example
1332 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1333 @end example
1335 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1336 not be the same.
1338 Write patterns for unsigned widening multiplication similarly using
1339 @code{zero_extend}.
1341 @findex div
1342 @cindex division
1343 @cindex signed division
1344 @cindex quotient
1345 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1346 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1347 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1348 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1349 quotient.
1351 Some machines have division instructions in which the operands and
1352 quotient widths are not all the same; you should represent 
1353 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1355 @example
1356 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1357 @end example
1359 @findex udiv
1360 @cindex unsigned division
1361 @cindex division
1362 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1363 Like @code{div} but represents unsigned division.
1365 @findex mod
1366 @findex umod
1367 @cindex remainder
1368 @cindex division
1369 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1370 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1371 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1372 the quotient.
1374 @findex smin
1375 @findex smax
1376 @cindex signed minimum
1377 @cindex signed maximum
1378 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1379 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1380 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1381 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1383 @findex umin
1384 @findex umax
1385 @cindex unsigned minimum and maximum
1386 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1387 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1388 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1389 integers.
1391 @findex not
1392 @cindex complement, bitwise
1393 @cindex bitwise complement
1394 @item (not:@var{m} @var{x})
1395 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1396 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1398 @findex and
1399 @cindex logical-and, bitwise
1400 @cindex bitwise logical-and
1401 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1402 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1403 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1404 a fixed-point machine mode.
1406 @findex ior
1407 @cindex inclusive-or, bitwise
1408 @cindex bitwise inclusive-or
1409 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1410 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1411 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1412 fixed-point mode.
1414 @findex xor
1415 @cindex exclusive-or, bitwise
1416 @cindex bitwise exclusive-or
1417 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1418 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1419 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1420 fixed-point mode.
1422 @findex ashift
1423 @cindex left shift
1424 @cindex shift
1425 @cindex arithmetic shift
1426 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1427 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1428 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1429 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1430 mode is determined by the mode called for in the machine description
1431 entry for the left-shift instruction.  For example, on the Vax, the mode
1432 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1434 @findex lshiftrt
1435 @cindex right shift
1436 @findex ashiftrt
1437 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1438 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1439 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1440 these two operations are distinct.
1442 @findex rotate
1443 @cindex rotate 
1444 @cindex left rotate
1445 @findex rotatert
1446 @cindex right rotate
1447 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1448 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1449 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1450 use @code{rotate}.
1452 @findex abs
1453 @cindex absolute value
1454 @item (abs:@var{m} @var{x})
1455 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1457 @findex sqrt
1458 @cindex square root
1459 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1460 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1461 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1463 @findex ffs
1464 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1465 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1466 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1467 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1468 depending on the target machine, various mode combinations may be
1469 valid.
1470 @end table
1472 @node Comparisons, Bit Fields, Arithmetic, RTL
1473 @section Comparison Operations
1474 @cindex RTL comparison operations
1476 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
1477 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
1478 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
1479 if the relation holds, or zero if it does not.  The mode of the
1480 comparison operation is independent of the mode of the data being
1481 compared.  If the comparison operation is being tested (e.g., the first
1482 operand of an @code{if_then_else}), the mode must be @code{VOIDmode}.
1483 If the comparison operation is producing data to be stored in some
1484 variable, the mode must be in class @code{MODE_INT}.  All comparison
1485 operations producing data must use the same mode, which is
1486 machine-specific.
1488 @cindex condition codes
1489 There are two ways that comparison operations may be used.  The
1490 comparison operators may be used to compare the condition codes
1491 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
1492 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
1493 in which the condition codes were set.  The instructing setting the
1494 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
1495 code; only @code{note} insns may separate them.
1497 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
1498 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
1499 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
1500 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
1501 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
1502 constant folding.
1504 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
1505 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
1506 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
1507 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
1508 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
1509 in case it exists in the context of the particular insn involved.
1511 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
1512 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
1513 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
1514 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than -1 but not
1515 unsigned greater-than, because -1 when regarded as unsigned is actually
1516 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
1518 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
1519 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
1521 @table @code
1522 @findex eq
1523 @cindex equal
1524 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
1525 1 if the values represented by @var{x} and @var{y} are equal,
1526 otherwise 0.
1528 @findex ne
1529 @cindex not equal
1530 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
1531 1 if the values represented by @var{x} and @var{y} are not equal,
1532 otherwise 0.
1534 @findex gt
1535 @cindex greater than
1536 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
1537 1 if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they are fixed-point,
1538 the comparison is done in a signed sense.
1540 @findex gtu
1541 @cindex greater than
1542 @cindex unsigned greater than
1543 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
1544 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
1546 @findex lt
1547 @cindex less than
1548 @findex ltu
1549 @cindex unsigned less than
1550 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
1551 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
1552 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
1554 @findex ge
1555 @cindex greater than
1556 @findex geu
1557 @cindex unsigned greater than
1558 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
1559 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
1560 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
1562 @findex le
1563 @cindex less than or equal
1564 @findex leu
1565 @cindex unsigned less than
1566 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
1567 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
1568 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
1570 @findex if_then_else
1571 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
1572 This is not a comparison operation but is listed here because it is
1573 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
1574 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
1575 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
1576 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
1578 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
1579 to express conditional jumps.
1581 @findex cond
1582 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
1583 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
1584 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
1585 the @var{value} corresponding to the first non-zero test, or @var{default} if
1586 none of the tests are non-zero expressions.
1588 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
1589 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
1590 @end table
1592 @node Bit Fields, Conversions, Comparisons, RTL
1593 @section Bit Fields
1594 @cindex bit fields
1596 Special expression codes exist to represent bitfield instructions.
1597 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
1598 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
1599 into the specified bit field.
1601 @table @code
1602 @findex sign_extract
1603 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
1604 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1605 This represents a reference to a sign-extended bit field contained or
1606 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit field
1607 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
1608 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
1609 @var{pos} counts from.
1611 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
1612 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
1613 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
1614 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
1615 which is the default if none is specified.
1617 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
1618 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
1620 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
1621 @var{loc} if it were a register.
1623 @findex zero_extract
1624 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1625 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
1626 bit field.  The same sequence of bits are extracted, but they
1627 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
1628 @end table
1630 @node Conversions, RTL Declarations, Bit Fields, RTL
1631 @section Conversions
1632 @cindex conversions
1633 @cindex machine mode conversions
1635 All conversions between machine modes must be represented by
1636 explicit conversion operations.  For example, an expression
1637 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
1638 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
1639 operation requires two operands of the same machine mode.
1640 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
1641 operation, as in
1643 @example
1644 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
1645 @end example
1647 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
1648 may be more than one way of converting from a given starting mode
1649 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
1650 to do it.
1652 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
1653 because the mode in which to do the conversion would not be known.
1654 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
1655 must be placed into a register.
1657 @table @code
1658 @findex sign_extend
1659 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
1660 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
1661 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1662 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1664 @findex zero_extend
1665 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
1666 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
1667 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1668 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1670 @findex float_extend
1671 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
1672 Represents the result of extending the value @var{x}
1673 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1674 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
1676 @findex truncate
1677 @item (truncate:@var{m} @var{x})
1678 Represents the result of truncating the value @var{x}
1679 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1680 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
1682 @findex float_truncate
1683 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
1684 Represents the result of truncating the value @var{x}
1685 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1686 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
1688 @findex float
1689 @item (float:@var{m} @var{x})
1690 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1691 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
1693 @findex unsigned_float
1694 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
1695 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1696 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
1698 @findex fix
1699 @item (fix:@var{m} @var{x})
1700 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
1701 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
1702 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
1703 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
1705 @findex unsigned_fix
1706 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
1707 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
1708 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
1709 is not specified.
1711 @findex fix
1712 @item (fix:@var{m} @var{x})
1713 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
1714 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
1715 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
1716 towards zero.
1717 @end table
1719 @node RTL Declarations, Side Effects, Conversions, RTL
1720 @section Declarations
1721 @cindex RTL declarations
1722 @cindex declarations, RTL
1724 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
1725 but rather state assertions about their operands.
1727 @table @code
1728 @findex strict_low_part
1729 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
1730 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
1731 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
1732 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
1733 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
1735 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
1736 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
1737 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
1738 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
1739 register when @var{m} is less than a word.
1740 @end table
1742 @node Side Effects, Incdec, RTL Declarations, RTL
1743 @section Side Effect Expressions
1744 @cindex RTL side effect expressions
1746 The expression codes described so far represent values, not actions.
1747 But machine instructions never produce values; they are meaningful
1748 only for their side effects on the state of the machine.  Special
1749 expression codes are used to represent side effects.
1751 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
1752 the codes described above, which represent values, appear only as
1753 the operands of these.
1755 @table @code
1756 @findex set
1757 @item (set @var{lval} @var{x})
1758 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
1759 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
1760 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or
1761 @code{subreg} or @code{strict_low_part}), @code{mem}, @code{pc} or
1762 @code{cc0}.@refill
1764 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
1765 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.@refill
1767 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
1768 width of the register, then it means that the part of the register
1769 specified by the machine mode is given the specified value and the
1770 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
1771 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
1772 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
1773 an undefined way.
1775 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a @code{subreg}, then the
1776 part of the register specified by the machine mode of the
1777 @code{subreg} is given the value @var{x} and the rest of the register
1778 is not changed.@refill
1780 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
1781 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
1782 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
1783 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
1784 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
1785 Use the former expression to save space during the compilation.
1787 @cindex jump instructions and @code{set}
1788 @cindex @code{if_then_else} usage
1789 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
1790 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
1791 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
1792 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
1793 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
1794 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
1795 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
1796 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
1797 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
1798 branch tables.@refill
1800 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
1801 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
1802 valid for the mode of @var{lval}.
1804 @findex SET_DEST
1805 @findex SET_SRC
1806 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and 
1807 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
1809 @findex return
1810 @item (return)
1811 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
1812 current function, on machines where this can be done with one
1813 instruction, such as Vaxes.  On machines where a multi-instruction
1814 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
1815 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
1816 the @code{return} expression code is never used.
1818 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
1819 placed in @code{pc} to return to the caller.
1821 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
1822 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
1824 @findex call
1825 @item (call @var{function} @var{nargs})
1826 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
1827 whose address is the address of the function to be called.
1828 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
1829 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
1830 others, it represents the number of argument registers.
1832 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
1833 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
1834 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
1835 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
1836 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
1837 addressed.
1839 @findex clobber
1840 @item (clobber @var{x})
1841 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
1842 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
1843 @code{scratch} or @code{mem} expression.
1845 One place this is used is in string instructions that store standard
1846 values into particular hard registers.  It may not be worth the
1847 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
1848 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
1849 attempt to keep data in them across the string instruction.
1851 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))}, it means that all memory
1852 locations must be presumed clobbered.
1854 Note that the machine description classifies certain hard registers as
1855 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
1856 default to clobber these registers, so there is no need to use
1857 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
1858 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
1859 unless the function is declared @code{const}.
1861 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
1862 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
1863 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
1864 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
1865 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
1867 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
1868 and add instructions don't use an MQ register but which has an
1869 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
1870 a combined instruction might require a temporary register while the
1871 constituent instructions might not.
1873 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
1874 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
1875 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
1876 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
1877 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
1878 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
1879 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
1880 latter two cases, GNU CC will allocate a hard register that is available
1881 there for use as a temporary.
1883 For instructions that require a temporary register, you should use
1884 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
1885 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
1886 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
1887 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
1888 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE.
1890 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
1891 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
1892 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
1893 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
1895 @findex use
1896 @item (use @var{x})
1897 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
1898 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
1899 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
1900 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
1901 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
1903 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
1904 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
1905 before the reload phase exits.
1907 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
1908 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
1909 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
1910 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
1911 phase exits.
1913 @findex parallel
1914 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1915 Represents several side effects performed in parallel.  The square
1916 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
1917 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
1918 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
1919 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.@refill
1921 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
1922 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
1923 performed.  For example,
1925 @example
1926 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
1927            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
1928 @end example
1930 @noindent
1931 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
1932 location addressed by it are interchanged.  In both places where
1933 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
1934 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
1936 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
1937 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
1938 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
1939 instruction this way:
1941 @example
1942 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
1943            (set (pc) (if_then_else
1944                         (eq (cc0) (const_int 0))
1945                         (label_ref @dots{})
1946                         (pc)))])
1947 @end example
1949 @noindent
1950 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
1951 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
1952 new value that is set by this instruction.
1954 @cindex peephole optimization, RTL representation
1955 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
1956 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
1957 whose elements are the operands needed to output the resulting
1958 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
1959 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
1960 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
1961 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
1962 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
1964 @findex sequence
1965 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
1966 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
1967 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
1968 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
1969 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
1971 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
1972 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
1973 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
1974 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
1975 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
1976 @code{sequence} is forgotten.
1978 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
1979 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
1980 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
1981 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
1983 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
1984 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
1985 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
1986 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
1987 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
1988 the insn should be executed only if the branch is not taken.
1989 @xref{Delay Slots}.
1990 @end table
1992 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
1993 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
1994 effects as such:
1996 @table @code
1997 @findex asm_input
1998 @item (asm_input @var{s})
1999 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2001 @findex unspec
2002 @findex unspec_volatile
2003 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2004 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2005 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2006 selects between multiple machine-specific operations.
2007 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2008 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2010 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2011 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2013 @findex addr_vec
2014 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2015 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2016 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2017 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2018 @code{Pmode}.
2020 @findex addr_diff_vec
2021 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2022 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2023 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2024 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2025 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2026 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2027 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2028 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the cointaining insn
2029 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.@refill
2030 @end table
2032 @node Incdec, Assembler, Side Effects, RTL
2033 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2034 @cindex RTL preincrement
2035 @cindex RTL postincrement
2036 @cindex RTL predecrement
2037 @cindex RTL postdecrement
2039 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2041 @table @code
2042 @findex pre_dec
2043 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2044 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2045 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2046 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2047 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2048 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2049 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2050 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2051 example of its use:@refill
2053 @example
2054 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2055 @end example
2057 @noindent
2058 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2059 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2061 @findex pre_inc
2062 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2063 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2065 @findex post_dec
2066 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2067 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2068 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2069 being decremented.
2071 @findex post_inc
2072 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2073 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2075 @findex post_modify
2076 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2078 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2079 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2080 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2081 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2082 The amount @var{x} is decremented by is the length in bytes of the
2083 machine mode of the containing memory reference of which this expression
2084 serves as the address.  Note that this is not currently implemented.
2086 The expression @var{y} must be one of three forms:
2087 @table @code
2088 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2089 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2090 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2091 @end table
2092 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2094 Here is an example of its use:@refill
2096 @example
2097 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42) (reg:SI 48))))
2098 @end example
2100 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2101 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2103 @findex post_modify
2104 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2105 Similar except side effects happen before the use.
2106 @end table
2108 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2109 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2110 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2111 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2112 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2113 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2115 If a register used as the operand of these expressions is used in
2116 another address in an insn, the original value of the register is used.
2117 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2118 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2119 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2120 as ambiguous and disallowed.
2122 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2123 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2124 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2125 done because machines that allow these operations at all typically
2126 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2127 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2128 in the machine description.
2130 @node Assembler, Insns, Incdec, RTL
2131 @section Assembler Instructions as Expressions
2132 @cindex assembler instructions in RTL
2134 @cindex @code{asm_operands}, usage
2135 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2136 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2137 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2138 a single output operand, like this:
2140 @smallexample
2141 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2142 @end smallexample
2144 @noindent
2145 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2146 the value that is stored in @code{outputvar}:
2148 @smallexample
2149 (set @var{rtx-for-outputvar}
2150      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2151                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2152                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2153                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2154 @end smallexample
2156 @noindent
2157 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2158 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2159 output operand among the output operands specified, a vector of input
2160 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2161 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2162 @code{*z}.
2164 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2165 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2166 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2167 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2168 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2169 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2171 @node Insns, Calls, Assembler, RTL
2172 @section Insns
2173 @cindex insns
2175 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2176 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2177 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2178 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2179 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2180 declarative information.
2182 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2183 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2184 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2185 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2186 these copies will always be identical and will only appear inside a
2187 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2188 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2189 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2190 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2191 always used:
2193 @table @code
2194 @findex INSN_UID
2195 @item INSN_UID (@var{i})
2196 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2198 @findex PREV_INSN
2199 @item PREV_INSN (@var{i})
2200 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2201 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2203 @findex NEXT_INSN
2204 @item NEXT_INSN (@var{i})
2205 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2206 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2207 @end table
2209 @findex get_insns
2210 @findex get_last_insn
2211 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2212 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2213 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2214 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2215 the first insn,
2217 @example
2218 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2219 @end example
2221 @noindent
2222 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2224 @example
2225 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2226 @end example
2228 @noindent
2229 is always true.
2231 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2232 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2233 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2234 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2235 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2236 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2238 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2239 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2240 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2241 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2242 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} is @var{insn} is the last
2243 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2244 to find the containing @code{sequence} expression.@refill
2246 Every insn has one of the following six expression codes:
2248 @table @code
2249 @findex insn
2250 @item insn
2251 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2252 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2253 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2254 should jump or do function calls.
2256 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2257 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2259 @findex jump_insn
2260 @item jump_insn
2261 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2262 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2263 there is an instruction to return from the current function, it is
2264 recorded as a @code{jump_insn}.
2266 @findex JUMP_LABEL
2267 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2268 accessed in the same way and in addition contain a field
2269 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2271 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains the
2272 @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2273 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2274 labels that the insn refers to; the only way to find the others
2275 is to scan the entire body of the insn.
2277 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any labels,
2278 they have zero in the @code{JUMP_LABEL} field.
2280 @findex call_insn
2281 @item call_insn
2282 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2283 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2284 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2285 unpredictably.
2287 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2288 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2289 accessed in the same way and in addition contain a field
2290 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2291 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2292 expressions that denote hard registers used or clobbered by the called
2293 function.  A register specified in a @code{clobber} in this list is
2294 modified @emph{after} the execution of the @code{call_insn}, while a
2295 register in a @code{clobber} in the body of the @code{call_insn} is
2296 clobbered before the insn completes execution.  @code{clobber}
2297 expressions in this list augment registers specified in
2298 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2300 @findex code_label
2301 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2302 @item code_label
2303 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2304 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2305 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2306 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2307 labels in the compilation (not just in the current function).
2308 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2309 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2310 the label number.
2312 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2313 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2314 the label, as a number.
2316 @findex LABEL_NUSES
2317 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2318 phase is completed and contains the number of times this label is
2319 referenced in the current function.
2321 @findex barrier
2322 @item barrier
2323 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
2324 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
2325 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
2326 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
2327 They contain no information beyond the three standard fields.
2329 @findex note
2330 @findex NOTE_LINE_NUMBER
2331 @findex NOTE_SOURCE_FILE
2332 @item note
2333 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
2334 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
2335 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
2336 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
2338 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
2339 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
2340 that the line came from.  These notes control generation of line
2341 number data in the assembler output.
2343 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
2344 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
2345 must contain a null pointer):
2347 @table @code
2348 @findex NOTE_INSN_DELETED
2349 @item NOTE_INSN_DELETED
2350 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
2351 delete insns by altering them into notes of this kind.
2353 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2354 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
2355 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2356 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
2357 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2358 of a level of scoping of variable names.  They control the output
2359 of debugging information.
2361 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2362 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
2363 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2364 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
2365 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
2366 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
2367 identifies which @code{CODE_LABEL} is associated with the given region.
2369 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
2370 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
2371 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
2372 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
2373 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2374 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
2375 to find loops quickly.
2377 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
2378 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
2379 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
2381 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2382 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2383 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
2384 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
2385 becomes another virtual start of the loop when considering loop
2386 invariants. 
2388 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
2389 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
2390 Appears near the end of the function body, just before the label that
2391 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
2392 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
2393 optimization.
2395 @findex NOTE_INSN_SETJMP
2396 @item NOTE_INSN_SETJMP
2397 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
2398 @end table
2400 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
2401 @end table
2403 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
2404 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
2405 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
2406 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
2407 phases use the mode for various purposes. 
2409 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
2410 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
2411 been processed.
2413 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
2414 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
2415 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction 
2416 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
2417 by later passes, in particular machine-dependant reorg.
2419 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
2420 and @code{call_insn} insns:
2422 @table @code
2423 @findex PATTERN
2424 @item PATTERN (@var{i})
2425 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
2426 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
2427 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
2428 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
2429 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
2430 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
2431 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
2432 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
2434 @findex INSN_CODE
2435 @item INSN_CODE (@var{i})
2436 An integer that says which pattern in the machine description matches
2437 this insn, or -1 if the matching has not yet been attempted.
2439 Such matching is never attempted and this field remains -1 on an insn
2440 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
2441 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
2443 @findex asm_noperands
2444 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
2445 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
2446 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
2447 such insns.
2449 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
2450 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
2451 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
2453 @findex LOG_LINKS
2454 @item LOG_LINKS (@var{i})
2455 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
2456 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
2457 nor a label may come between the related insns.
2459 @findex REG_NOTES
2460 @item REG_NOTES (@var{i})
2461 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
2462 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
2463 information pertaining to the registers used in this insn.
2464 @end table
2466 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
2467 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
2468 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
2469 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
2470 as second operand.  The significant thing about the chain is which
2471 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
2472 expressions).  Their order is not significant.
2474 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
2475 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
2476 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
2477 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
2478 that are used for the first time in this insn.  The instruction
2479 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
2480 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
2481 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
2482 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
2483 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
2484 mode @code{VOIDmode}.
2486 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
2487 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
2488 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
2489 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
2490 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
2491 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
2492 the kind of note.
2494 @findex REG_NOTE_KIND
2495 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
2496 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
2497 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
2498 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
2499 @var{newkind}.
2501 Register notes are of three classes: They may say something about an
2502 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
2503 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
2504 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
2506 These register notes annotate inputs to an insn:
2508 @table @code
2509 @findex REG_DEAD 
2510 @item REG_DEAD
2511 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
2512 value immediately after this insn would not affect the future behavior
2513 of the program.  
2515 This does not necessarily mean that the register @var{op} has no useful
2516 value after this insn since it may also be an output of the insn.  In
2517 such a case, however, a @code{REG_DEAD} note would be redundant and is
2518 usually not present until after the reload pass, but no code relies on
2519 this fact.
2521 @findex REG_INC
2522 @item REG_INC
2523 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
2524 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
2525 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
2526 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
2528 @findex REG_NONNEG
2529 @item REG_NONNEG
2530 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
2531 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
2532 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
2534 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
2535 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
2537 @findex REG_NO_CONFLICT
2538 @item REG_NO_CONFLICT
2539 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
2540 being set by this insn even though it might appear that it does.
2541 In other words, if the destination register and @var{op} could
2542 otherwise be assigned the same register, this insn does not
2543 prevent that assignment.
2545 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
2546 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
2547 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
2548 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
2549 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
2550 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
2551 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
2552 last insns, respectively.
2554 @findex REG_LABEL
2555 @item REG_LABEL
2556 This insn uses @var{op}, a @code{code_label}, but is not a
2557 @code{jump_insn}.  The presence of this note allows jump optimization to
2558 be aware that @var{op} is, in fact, being used.
2559 @end table
2561 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
2563 @table @code
2564 @findex REG_EQUIV
2565 @findex REG_EQUAL
2566 @item REG_EQUIV
2567 @itemx REG_EQUAL
2568 This note is only valid on an insn that sets only one register and
2569 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
2570 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
2571 value which the insn explicitly copies into the register may look
2572 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
2573 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
2574 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
2575 of the @code{subreg} expression.
2577 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
2578 the entire function, and could validly be replaced in all its
2579 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
2580 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
2581 example, when a constant is loaded into a register that is never
2582 assigned any other value, this kind of note is used.
2584 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
2585 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
2586 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
2587 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
2588 by the stack slot throughout the function.
2590 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
2591 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
2592 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
2593 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
2594 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
2595 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
2596 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
2597 well.  This is used on machines for which the calling convention
2598 allocates stack space for register parameters.  See
2599 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
2601 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
2602 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
2603 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
2604 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
2605 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
2606 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
2607 final value.
2609 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
2610 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
2611 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
2612 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
2613 allocation to indicate that there is an available substitute expression
2614 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
2615 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
2616 insufficient registers are available.
2618 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
2619 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
2620 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
2621 throughout there entire life, which is not detected until later in
2622 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
2623 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
2624 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
2625 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
2626 destination register.
2628 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
2629 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
2630 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
2632 @findex REG_UNUSED
2633 @item REG_UNUSED
2634 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
2635 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
2636 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
2637 These two notes are independent; both may be present for the same
2638 register.
2640 @findex REG_WAS_0
2641 @item REG_WAS_0
2642 The single output of this insn contained zero before this insn.
2643 @var{op} is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if
2644 it is present and @var{op} has not been deleted or turned into a @code{note};
2645 its absence implies nothing.
2646 @end table
2648 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
2649 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
2650 the inverse note pointing back to the first insn.
2652 @table @code
2653 @findex REG_RETVAL
2654 @item REG_RETVAL
2655 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
2656 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
2657 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
2658 for the library call).
2660 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
2661 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
2662 delete such sequences whose results are dead.
2664 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to 
2665 provide the expression being computed by the sequence.
2667 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
2668 accurate or useful.
2670 @findex REG_LIBCALL
2671 @item REG_LIBCALL
2672 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
2673 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
2675 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or 
2676 accurate.
2678 @findex REG_CC_SETTER
2679 @findex REG_CC_USER
2680 @item REG_CC_SETTER
2681 @itemx REG_CC_USER
2682 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
2683 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
2684 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
2685 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
2686 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
2687 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
2688 @code{cc0}.@refill
2689 @end table
2691 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
2692 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
2693 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
2694 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
2695 descriptive text.
2697 @table @code
2698 @findex REG_DEP_ANTI
2699 @item REG_DEP_ANTI
2700 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
2702 @findex REG_DEP_OUTPUT
2703 @item REG_DEP_OUTPUT
2704 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
2705 @end table
2707 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
2708 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
2709 @code{expr_list}.
2711 @table @code
2712 @findex REG_EXEC_COUNT
2713 @item REG_EXEC_COUNT
2714 This is used to indicate the number of times a basic block was executed
2715 according to the profile data.  The note is attached to the first insn in
2716 the basic block.
2718 @findex REG_BR_PROB
2719 @item REG_BR_PROB
2720 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
2721 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
2722 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
2723 probability that the branch will be taken.
2725 @findex REG_BR_PRED
2726 @item REG_BR_PRED
2727 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
2728 has taken place.  They indicate both the direction and the likelyhood
2729 of the JUMP.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
2731 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
2732 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
2733 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
2734 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
2735 the pattern is either complex or misleading.
2736 @end table
2738 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
2739 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
2741 @findex insn_list
2742 @findex expr_list
2743 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
2744 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
2745 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
2746 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
2747 ordinary way as an expression.
2749 @node Calls, Sharing, Insns, RTL
2750 @section RTL Representation of Function-Call Insns
2751 @cindex calling functions in RTL
2752 @cindex RTL function-call insns
2753 @cindex function-call insns
2755 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
2756 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
2757 RTL expression code, @code{call}.
2759 @cindex @code{call} usage
2760 A @code{call} expression has two operands, as follows:
2762 @example
2763 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
2764 @end example
2766 @noindent
2767 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
2768 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
2769 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
2770 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
2771 subroutine.
2773 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
2774 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
2775 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
2777 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
2778 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
2779 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
2780 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
2782 @example
2783 (set (reg:@var{m} @var{r})
2784      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
2785 @end example
2787 @noindent
2788 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
2789 appropriate register receives a useful value in this insn.
2791 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
2792 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
2793 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
2794 same RTL form as a call that returns nothing.
2796 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
2797 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
2798 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
2799 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
2800 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
2801 if the call instruction requires some register other than the stack
2802 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
2803 subexpression should mention that register.
2805 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
2806 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
2807 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
2808 calls, to modify all of memory.
2810 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
2811 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
2812 function.  Similarly, if registers other than those in
2813 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
2814 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
2815 indicate which registers.
2817 @node Sharing
2818 @section Structure Sharing Assumptions
2819 @cindex sharing of RTL components
2820 @cindex RTL structure sharing assumptions
2822 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
2823 there do not exist two distinct objects representing the same value.
2824 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
2825 object of a certain kind appears in more than one place in the
2826 containing structure.
2828 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
2829 objects that describe global variables and external functions,
2830 and a few standard objects such as small integer constants,
2831 no RTL objects are common to two functions.
2833 @itemize @bullet
2834 @cindex @code{reg}, RTL sharing
2835 @item
2836 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
2837 and therefore only a single machine mode.
2839 @cindex symbolic label
2840 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
2841 @item
2842 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
2843 referring to it.
2845 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
2846 @item
2847 There is only one @code{const_int} expression with value 0, only
2848 one with value 1, and only one with value @minus{}1.
2849 Some other integer values are also stored uniquely.
2851 @cindex @code{pc}, RTL sharing
2852 @item
2853 There is only one @code{pc} expression.
2855 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
2856 @item
2857 There is only one @code{cc0} expression.
2859 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
2860 @item
2861 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
2862 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
2864 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
2865 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
2866 @item
2867 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
2868 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
2869 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
2870 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
2872 @cindex @code{mem}, RTL sharing
2873 @item
2874 Only one @code{mem} object is normally created for each static
2875 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
2876 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
2877 variables are occasionally made.
2879 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
2880 @item
2881 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
2882 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
2883 However, these all share the vector which contains the sequence of input
2884 operands.  This sharing is used later on to test whether two
2885 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
2886 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
2887 vector at all.
2889 @item
2890 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
2891 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
2892 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
2893 side-effects on other insns.
2895 @findex unshare_all_rtl
2896 @item
2897 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
2898 After all the RTL for a function has been generated, all shared
2899 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
2900 after which the above rules are guaranteed to be followed.
2902 @findex copy_rtx_if_shared
2903 @item
2904 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
2905 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
2906 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
2907 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
2908 @code{unshare_all_rtl}.
2909 @end itemize
2911 @node Reading RTL
2912 @section Reading RTL
2914 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
2915 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.
2917 Reading RTL from a file is very slow.  This is not currently a
2918 problem since reading RTL occurs only as part of building the
2919 compiler.
2921 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
2922 an interface between a language front end and the bulk of GNU CC.  This
2923 idea is not feasible.
2925 GNU CC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
2926 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
2927 does not contain all the information about the program.
2929 The proper way to interface GNU CC to a new language front end is with
2930 the ``tree'' data structure.  There is no manual for this data
2931 structure, but it is described in the files @file{tree.h} and
2932 @file{tree.def}.