2002-06-06 James Clark <jjc@jclark.com>
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob0ad91508b34b1d1cb69821b88a5bc8a95bbe822c
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6 @node RTL
7 @chapter RTL Representation
8 @cindex RTL representation
9 @cindex representation of RTL
10 @cindex Register Transfer Language (RTL)
12 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
13 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
14 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
15 describes what the instruction does.
17 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
18 structures that point at other structures, and a textual form that is used
19 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
20 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22 @menu
23 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
24 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
25 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
26 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
27 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
28 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
29 * Constants::         Expressions with constant values.
30 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
31 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
32 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
33 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
34 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
35 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
36 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
37 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
38 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
39 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
40 * Insns::             Expression types for entire insns.
41 * Calls::             RTL representation of function call insns.
42 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
43 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
44 @end menu
46 @node RTL Objects
47 @section RTL Object Types
48 @cindex RTL object types
50 @cindex RTL integers
51 @cindex RTL strings
52 @cindex RTL vectors
53 @cindex RTL expression
54 @cindex RTX (See RTL)
55 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
56 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
57 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
58 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
59 @code{rtx}.
61 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
62 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
63 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
66 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
67 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
68 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
69 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
70 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
71 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
72 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74 In a machine description, strings are normally written with double
75 quotes, as you would in C.  However, strings in machine descriptions may
76 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
77 constants are not concatenated as they are in C.  Any string constant
78 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
79 makes the machine description easier to read.
81 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
82 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
83 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
84 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
85 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
86 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
87 need not escape each quote character with a backslash.
89 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
90 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
91 The written form of a vector consists of square brackets
92 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
93 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
94 null pointers are used instead.
96 @cindex expression codes
97 @cindex codes, RTL expression
98 @findex GET_CODE
99 @findex PUT_CODE
100 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
101 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
102 also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
103 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
104 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
105 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107 The expression code determines how many operands the expression contains,
108 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
109 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
110 from its context---from the expression code of the containing expression.
111 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
112 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
113 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
114 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
115 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117 Expressions are written as parentheses containing the name of the
118 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
119 of the expression (separated by spaces).
121 Expression code names in the @samp{md} file are written in lower case,
122 but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
123 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125 @cindex (nil)
126 @cindex nil
127 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
128 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130 @node RTL Classes
131 @section RTL Classes and Formats
132 @cindex RTL classes
133 @cindex classes of RTX codes
134 @cindex RTX codes, classes of
135 @findex GET_RTX_CLASS
137 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
138 which are represented by single characters.  You can determine the class
139 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
140 Currently, @file{rtx.def} defines these classes:
142 @table @code
143 @item o
144 An RTX code that represents an actual object, such as a register
145 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
146 Constants and basic transforms on objects (@code{ADDRESSOF},
147 @code{HIGH}, @code{LO_SUM}) are also included.  Note that @code{SUBREG}
148 and @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
150 @item <
151 An RTX code for a comparison, such as @code{NE} or @code{LT}.
153 @item 1
154 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
155 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
156 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
158 @item c
159 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
160 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
161 @code{<}.
163 @item 2
164 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
165 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
167 @item b
168 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
169 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
170 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
171 @xref{Bit-Fields}.
173 @item 3
174 An RTX code for other three input operations.  Currently only
175 @code{IF_THEN_ELSE}.
177 @item i
178 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
179 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
181 @item m
182 An RTX code for something that matches in insns, such as
183 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
185 @item a
186 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
187 @code{POST_INC}.
189 @item x
190 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
191 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
192 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
193 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
194 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
195 @end table
197 @cindex RTL format
198 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
199 contained objects and their kinds using a sequence of characters
200 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
201 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
203 @cindex RTL format characters
204 These are the most commonly used format characters:
206 @table @code
207 @item e
208 An expression (actually a pointer to an expression).
210 @item i
211 An integer.
213 @item w
214 A wide integer.
216 @item s
217 A string.
219 @item E
220 A vector of expressions.
221 @end table
223 A few other format characters are used occasionally:
225 @table @code
226 @item u
227 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
228 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
230 @item n
231 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
232 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
233 @code{note} insn.
235 @item S
236 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
237 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
238 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
239 An omitted string is taken to be the null string.
241 @item V
242 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
243 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
244 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
245 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
247 @item B
248 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
250 @item 0
251 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
252 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
253 special ways by small parts of the compiler.
254 @end table
256 There are macros to get the number of operands and the format
257 of an expression code:
259 @table @code
260 @findex GET_RTX_LENGTH
261 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
262 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
264 @findex GET_RTX_FORMAT
265 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
266 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
267 @end table
269 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
270 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
272 @table @code
273 @item 1
274 All codes of this class have format @code{e}.
276 @item <
277 @itemx c
278 @itemx 2
279 All codes of these classes have format @code{ee}.
281 @item b
282 @itemx 3
283 All codes of these classes have format @code{eee}.
285 @item i
286 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
287 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
288 are of class @code{i}.
290 @item o
291 @itemx m
292 @itemx x
293 You can make no assumptions about the format of these codes.
294 @end table
296 @node Accessors
297 @section Access to Operands
298 @cindex accessors
299 @cindex access to operands
300 @cindex operand access
302 @findex XEXP
303 @findex XINT
304 @findex XWINT
305 @findex XSTR
306 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
307 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
308 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
309 (counting from zero).  Thus,
311 @example
312 XEXP (@var{x}, 2)
313 @end example
315 @noindent
316 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
318 @example
319 XINT (@var{x}, 2)
320 @end example
322 @noindent
323 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
324 fashion, would access it as a string.
326 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
327 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
328 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
329 the containing expression.  That is also how you would know how many
330 operands there are.
332 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
333 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
334 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
335 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
336 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
337 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
338 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
339 an expression pointer, which would probably result in a crash when
340 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
341 but this will access memory past the end of the expression with
342 unpredictable results.
344 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
345 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
346 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
347 vector.
349 @table @code
350 @findex XVEC
351 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
352 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
354 @findex XVECLEN
355 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
356 Access the length (number of elements) in the vector which is
357 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
359 @findex XVECEXP
360 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
361 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
362 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
364 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
365 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
366 @end table
368 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
369 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
370 to access them.
372 @node Special Accessors
373 @section Access to Special Operands
374 @cindex access to special operands
376 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
378 @table @code
379 @item MEM
380 @table @code
381 @findex MEM_ALIAS_SET
382 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
383 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
384 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
385 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
386 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
387 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
388 and the back-end makes no such assumptions.
389 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
391 @findex MEM_EXPR
392 @item MEM_EXPR (@var{x})
393 If this register is known to hold the value of some user-level
394 declaration, this is that tree node.  It may also be a
395 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
396 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
397 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
398 object associated with the reference.
400 @findex MEM_OFFSET
401 @item MEM_OFFSET (@var{x})
402 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
404 @findex MEM_SIZE
405 @item MEM_SIZE (@var{x})
406 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
407 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
408 the size is implied by the mode.
410 @findex MEM_ALIGN
411 @item MEM_ALIGN (@var{x})
412 The known alignment in bits of the memory reference.
413 @end table
415 @item REG
416 @table @code
417 @findex ORIGINAL_REGNO
418 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
419 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
420 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
421 register number.
423 @findex REG_EXPR
424 @item REG_EXPR (@var{x})
425 If this register is known to hold the value of some user-level
426 declaration, this is that tree node.
428 @findex REG_OFFSET
429 @item REG_OFFSET (@var{x})
430 If this register is known to hold the value of some user-level
431 declaration, this is the offset into that logical storage.
432 @end table
434 @item SYMBOL_REF
435 @table @code
436 @findex SYMBOL_REF_DECL
437 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
438 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
439 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
440 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
441 and there is no associated front end symbol table entry.
443 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
444 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
445 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
446 front end symbol table entry.
448 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
449 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
450 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
451 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
452 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
454 @table @code
455 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
456 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
457 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
458 Set if the symbol refers to a function.
460 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
461 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
462 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
463 Set if the symbol is local to this ``module''.
464 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
466 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
467 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
468 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
469 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
470 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
472 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
473 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
474 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
475 Set if the symbol is located in the small data section.
476 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
478 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
479 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
480 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
481 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
482 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
483 non-thread-local symbols.
484 @end table
486 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
487 the target's use.
488 @end table
489 @end table
491 @node Flags
492 @section Flags in an RTL Expression
493 @cindex flags in RTL expression
495 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
496 that are used in certain types of expression.  Most often they
497 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
499 @table @code
500 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
501 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
502 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
503 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
504 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
505 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
506 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
507 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
508 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
509 perhaps with the help of base registers.
510 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
512 @findex CONST_OR_PURE_CALL_P
513 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
514 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
515 @item CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
516 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} for notes,
517 indicates that the insn represents a call to a const or pure function.
518 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
520 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
521 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
522 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
523 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
524 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
525 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
526 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
527 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
528 @code{sequence} below. Stored in the @code{unchanging} field and
529 printed as @samp{/u}.
531 @findex INSN_DEAD_CODE_P
532 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
533 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
534 @item INSN_DEAD_CODE_P (@var{x})
535 In an @code{insn} during the dead-code elimination pass, nonzero if the
536 insn is dead.
537 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
539 @findex INSN_DELETED_P
540 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
541 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
542 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
543 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
544 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
545 @cindex @code{note} and @samp{/v}
546 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
547 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
548 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
549 @code{barrier}, or @code{note},
550 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
551 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
553 @findex INSN_FROM_TARGET_P
554 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
555 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
556 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
557 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
558 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
559 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
560 slot of a branch, indicates that the insn
561 is from the target of the branch.  If the branch insn has
562 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
563 the branch is taken.  For annulled branches with
564 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
565 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
566 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
567 field and printed as @samp{/s}.
569 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
570 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
571 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
572 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P (@var{x})
573 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
574 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
575 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
577 @findex LABEL_PRESERVE_P
578 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
579 @cindex @code{note} and @samp{/i}
580 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
581 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
582 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
583 code or data not visible to the RTL of a given function.
584 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
585 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
587 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
588 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
589 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
590 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
591 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
592 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
593 a reference to a non-local label.
594 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
596 @findex MEM_IN_STRUCT_P
597 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
598 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
599 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
600 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
601 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
602 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
603 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
604 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
605 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
607 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
608 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
609 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
610 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
611 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
612 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
613 are already in a non-addressable component of an aggregate.
614 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
616 @findex MEM_SCALAR_P
617 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
618 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
619 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
620 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
621 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
622 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
623 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
624 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
625 Both flags should never be simultaneously set.
626 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
628 @findex MEM_VOLATILE_P
629 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
630 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
631 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
632 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
633 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
634 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
635 nonzero for volatile memory references.
636 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
638 @findex MEM_NOTRAP_P
639 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
640 @cindex @code{call}, in @code{mem}
641 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
642 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
643 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
645 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
646 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
647 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
648 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
649 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
650 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
651 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
652 @samp{/i}.
654 @findex REG_LOOP_TEST_P
655 @cindex @code{reg} and @samp{/s}
656 @cindex @code{in_struct}, in @code{reg}
657 @item REG_LOOP_TEST_P (@var{x})
658 In @code{reg} expressions, nonzero if this register's entire life is
659 contained in the exit test code for some loop.  Stored in the
660 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
662 @findex REG_POINTER
663 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
664 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
665 @item REG_POINTER (@var{x})
666 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
667 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
669 @findex REG_USERVAR_P
670 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
671 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
672 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
673 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
674 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
675 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
676 @samp{/v}.
678 The same hard register may be used also for collecting the values of
679 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
680 in this kind of use.
682 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
683 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
684 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
685 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
686 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
687 @cindex @code{set} and @samp{/f}
688 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
689 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
690 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
691 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
692 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
693 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
694 register to use in place of the frame pointer.
695 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
697 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
698 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
699 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
700 register is used that is near enough to the register save area, and the
701 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
702 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
703 instruction that sets this temporary register must be marked as
704 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
706 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
707 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
708 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
709 instruction.  This note should contain a simple expression of the
710 computation performed by this instruction, i.e., one that
711 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
713 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
714 prologues.
716 @findex RTX_INTEGRATED_P
717 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
718 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
719 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/i}
720 @cindex @code{barrier} and @samp{/i}
721 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
722 @cindex @code{insn_list} and @samp{/i}
723 @cindex @code{const} and @samp{/i}
724 @cindex @code{note} and @samp{/i}
725 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, and @code{note}
726 @item RTX_INTEGRATED_P (@var{x})
727 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier},
728 @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, or @code{note} if it
729 resulted from an in-line function call.
730 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
732 @findex RTX_UNCHANGING_P
733 @cindex @code{reg} and @samp{/u}
734 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
735 @cindex @code{concat} and @samp{/u}
736 @cindex @code{unchanging}, in @code{reg} and @code{mem}
737 @item RTX_UNCHANGING_P (@var{x})
738 Nonzero in a @code{reg}, @code{mem}, or @code{concat} if the register or
739 memory is set at most once, anywhere.  This does not mean that it is
740 function invariant.
742 GCC uses this flag to determine whether two references conflict.  As
743 implemented by @code{true_dependence} in @file{alias.c} for memory
744 references, unchanging memory can't conflict with non-unchanging memory;
745 a non-unchanging read can conflict with a non-unchanging write; an
746 unchanging read can conflict with an unchanging write (since there may
747 be a single store to this address to initialize it); and an unchanging
748 store can conflict with a non-unchanging read.  This means we must make
749 conservative assumptions when choosing the value of this flag for a
750 memory reference to an object containing both unchanging and
751 non-unchanging fields: we must set the flag when writing to the object
752 and clear it when reading from the object.
754 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
756 @findex SCHED_GROUP_P
757 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
758 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
759 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
760 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
761 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
762 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
763 @code{jump_insn}, indicates that the
764 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
765 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
766 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
767 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
768 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
770 @findex SET_IS_RETURN_P
771 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
772 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
773 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
774 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
775 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
777 @findex SIBLING_CALL_P
778 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
779 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
780 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
781 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
782 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
784 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
785 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
786 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
787 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
788 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
789 string constant pool.
790 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
792 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
793 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
794 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
795 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
796 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
797 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
798 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
799 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
800 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
801 Stored in the @code{unchanging}
802 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
803 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
804 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
806 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
807 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
808 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
809 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
810 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
811 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
812 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
813 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
814 zero means sign extension. If @code{volatil} is nonzero then some
815 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
817 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
818 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
819 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
820 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
821 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
822 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
823 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
824 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
825 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
826 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
827 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
828 printed as @samp{/s}.
830 @findex SYMBOL_REF_USED
831 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
832 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
833 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
834 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
835 once.  Stored in the @code{used} field.
837 @findex SYMBOL_REF_WEAK
838 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
839 @cindex @code{integrated}, in @code{symbol_ref}
840 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
841 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
842 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
844 @findex SYMBOL_REF_FLAG
845 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
846 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
847 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
848 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
849 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
851 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
852 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
853 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
854 @end table
856 These are the fields to which the above macros refer:
858 @table @code
859 @findex call
860 @cindex @samp{/c} in RTL dump
861 @item call
862 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
864 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
866 @findex frame_related
867 @cindex @samp{/f} in RTL dump
868 @item frame_related
869 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
870 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
871 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
872 frame pointer.
874 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
876 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
877 this function's string constant pool.
879 In @code{mem} expressions, 1 means that the reference is to a scalar.
881 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
883 @findex in_struct
884 @cindex @samp{/s} in RTL dump
885 @item in_struct
886 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
887 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
888 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
889 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
890 to determine something about possible cases of aliasing.
892 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
893 contained within the test expression of some loop.
895 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
896 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
898 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
899 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
900 was found.
902 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
903 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
904 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
905 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
907 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
908 dead code.
910 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
911 delay slot of a branch,
912 1 means that this insn is from the target of the branch.
914 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
915 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
917 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
919 @findex integrated
920 @cindex @samp{/i} in RTL dump
921 @item integrated
922 In an @code{insn}, @code{insn_list}, or @code{const}, 1 means the RTL was
923 produced by procedure integration.
925 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
926 the value to be returned by the current function.  On
927 machines that pass parameters in registers, the same register number
928 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
929 uses.
931 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
933 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
935 @findex jump
936 @cindex @samp{/j} in RTL dump
937 @item jump
938 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
939 mem unchanged when we access a component.
941 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
943 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
945 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
947 @findex unchanging
948 @cindex @samp{/u} in RTL dump
949 @item unchanging
950 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
951 that the value of the expression never changes.
953 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
954 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
956 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
957 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
959 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
960 something in the per-function constant pool.
962 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} of notes,
963 1 means that this instruction is a call to a const or pure function.
965 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
967 @findex used
968 @item used
969 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
970 generation for a function, to count the number of times an expression
971 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
972 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
974 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
975 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
976 renumbered once.
978 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
979 the symbol has already been written.
981 @findex volatil
982 @cindex @samp{/v} in RTL dump
983 @item volatil
984 @cindex volatile memory references
985 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
986 expression, it is 1 if the memory
987 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
988 reordered or combined.
990 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
991 purposes.
993 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
994 0 indicates an internal compiler temporary.
996 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
998 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
999 to a non-local label.
1001 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1002 @end table
1004 @node Machine Modes
1005 @section Machine Modes
1006 @cindex machine modes
1008 @findex enum machine_mode
1009 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1010 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1011 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1012 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1013 expressions (declarations and types, to be precise).
1015 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1016 expression is written after the expression code with a colon to separate
1017 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1018 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1019 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1020 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1022 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1023 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1025 @table @code
1026 @findex BImode
1027 @item BImode
1028 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1030 @findex QImode
1031 @item QImode
1032 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1034 @findex HImode
1035 @item HImode
1036 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1038 @findex PSImode
1039 @item PSImode
1040 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1041 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1042 this is the right mode to use for pointers.
1044 @findex SImode
1045 @item SImode
1046 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1048 @findex PDImode
1049 @item PDImode
1050 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1051 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1052 this is the right mode to use for certain pointers.
1054 @findex DImode
1055 @item DImode
1056 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1058 @findex TImode
1059 @item TImode
1060 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1062 @findex OImode
1063 @item OImode
1064 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1066 @findex QFmode
1067 @item QFmode
1068 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1069 floating point number.
1071 @findex HFmode
1072 @item HFmode
1073 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1074 point number.
1076 @findex TQFmode
1077 @item TQFmode
1078 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1079 (three byte) floating point number.
1081 @findex SFmode
1082 @item SFmode
1083 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1084 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1085 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1086 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1087 single-precision VAX and IBM types.
1089 @findex DFmode
1090 @item DFmode
1091 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1092 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1093 this is a double-precision IEEE floating point number.
1095 @findex XFmode
1096 @item XFmode
1097 ``Extended Floating'' mode represents a twelve byte floating point
1098 number.  This mode is used for IEEE extended floating point.  On some
1099 systems not all bits within these bytes will actually be used.
1101 @findex TFmode
1102 @item TFmode
1103 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number.
1104 This gets used for both the 96-bit extended IEEE floating-point types
1105 padded to 128 bits, and true 128-bit extended IEEE floating-point types.
1107 @findex CCmode
1108 @item CCmode
1109 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1110 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1111 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1112 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1113 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1115 @findex BLKmode
1116 @item BLKmode
1117 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1118 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1119 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1120 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1122 @findex VOIDmode
1123 @item VOIDmode
1124 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1125 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1126 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1127 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1128 the absence of any mode.
1130 @findex QCmode
1131 @findex HCmode
1132 @findex SCmode
1133 @findex DCmode
1134 @findex XCmode
1135 @findex TCmode
1136 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1137 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1138 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1139 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1140 @code{TFmode}, respectively.
1142 @findex CQImode
1143 @findex CHImode
1144 @findex CSImode
1145 @findex CDImode
1146 @findex CTImode
1147 @findex COImode
1148 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1149 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1150 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1151 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1152 respectively.
1153 @end table
1155 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1156 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1157 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1159 The only modes which a machine description @i{must} support are
1160 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1161 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1162 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1163 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1164 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1165 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1166 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1168 @cindex mode classes
1169 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1170 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1171 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1172 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1173 mode classes are:
1175 @table @code
1176 @findex MODE_INT
1177 @item MODE_INT
1178 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1179 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1180 @code{OImode}.
1182 @findex MODE_PARTIAL_INT
1183 @item MODE_PARTIAL_INT
1184 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1185 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1187 @findex MODE_FLOAT
1188 @item MODE_FLOAT
1189 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1190 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1191 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1193 @findex MODE_COMPLEX_INT
1194 @item MODE_COMPLEX_INT
1195 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1197 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1198 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1199 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1200 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1201 @code{TCmode}.
1203 @findex MODE_FUNCTION
1204 @item MODE_FUNCTION
1205 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1206 (These are not currently implemented).
1208 @findex MODE_CC
1209 @item MODE_CC
1210 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1211 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
1212 also see @ref{Condition Code}.
1214 @findex MODE_RANDOM
1215 @item MODE_RANDOM
1216 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1217 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1218 @code{MODE_RANDOM}.
1219 @end table
1221 Here are some C macros that relate to machine modes:
1223 @table @code
1224 @findex GET_MODE
1225 @item GET_MODE (@var{x})
1226 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1228 @findex PUT_MODE
1229 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1230 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1232 @findex NUM_MACHINE_MODES
1233 @item NUM_MACHINE_MODES
1234 Stands for the number of machine modes available on the target
1235 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1236 machine mode.
1238 @findex GET_MODE_NAME
1239 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1240 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1242 @findex GET_MODE_CLASS
1243 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1244 Returns the mode class of mode @var{m}.
1246 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1247 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1248 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1249 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1251 @findex GET_MODE_SIZE
1252 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1253 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1255 @findex GET_MODE_BITSIZE
1256 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1257 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1259 @findex GET_MODE_MASK
1260 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1261 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1262 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1263 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1265 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1266 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1267 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1269 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1270 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1271 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1272 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1273 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1274 part.
1276 @findex GET_MODE_NUNITS
1277 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1278 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1279 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1281 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1282 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1283 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1284 @end table
1286 @findex byte_mode
1287 @findex word_mode
1288 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1289 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1290 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1291 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1293 @node Constants
1294 @section Constant Expression Types
1295 @cindex RTL constants
1296 @cindex RTL constant expression types
1298 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1300 @table @code
1301 @findex const_int
1302 @item (const_int @var{i})
1303 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1304 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1305 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1307 @findex const0_rtx
1308 @findex const1_rtx
1309 @findex const2_rtx
1310 @findex constm1_rtx
1311 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1312 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1313 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1314 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1315 only expression for integer value negative one is found in
1316 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1317 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1318 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1319 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1321 @findex const_true_rtx
1322 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1323 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1324 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1325 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1326 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1327 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1329 @findex const_double
1330 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1331 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1332 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1333 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1334 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1335 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1337 @findex const_vector
1338 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1339 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1340 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1341 the @code{const_int} or @code{const_double} elements.
1343 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1344 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1346 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1347 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1348 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1349 desired.
1351 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1352 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1353 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1354 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1355 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1356 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1357 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1358 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1359 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1360 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1362 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1363 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1364 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1365 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1367 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1368 the number of integers used to store the value depends on the size of
1369 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1370 represent a floating point number, but not precisely in the target
1371 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1372 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1373 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1375 @findex CONST0_RTX
1376 @findex CONST1_RTX
1377 @findex CONST2_RTX
1378 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1379 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1380 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1381 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1382 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1383 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1384 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1385 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1386 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1387 for vector modes.
1389 @findex const_string
1390 @item (const_string @var{str})
1391 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1392 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1393 strings in C are placed in memory.
1395 @findex symbol_ref
1396 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1397 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1398 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1399 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1400 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1401 with @samp{_}.
1403 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1404 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1406 @findex label_ref
1407 @item (label_ref @var{label})
1408 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1409 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1410 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1411 sequence to identify the place where the label should go.
1413 The reason for using a distinct expression type for code label
1414 references is so that jump optimization can distinguish them.
1416 @item (const:@var{m} @var{exp})
1417 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1418 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1419 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1420 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1421 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1422 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1424 @var{m} should be @code{Pmode}.
1426 @findex high
1427 @item (high:@var{m} @var{exp})
1428 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1429 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1430 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1431 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1432 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1433 reference a global memory location.
1435 @var{m} should be @code{Pmode}.
1436 @end table
1438 @node Regs and Memory
1439 @section Registers and Memory
1440 @cindex RTL register expressions
1441 @cindex RTL memory expressions
1443 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1444 registers and to main memory.
1446 @table @code
1447 @findex reg
1448 @cindex hard registers
1449 @cindex pseudo registers
1450 @item (reg:@var{m} @var{n})
1451 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1452 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1453 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1454 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1455 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1456 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1457 registers or into memory references.
1459 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1460 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1461 For example, a register may contain a full word but there may be
1462 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1463 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1464 various precisions.
1466 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1467 the mode must always be specified.
1469 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1470 description, since the number of hard registers on the machine is an
1471 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1472 all of the machine registers must be general registers.  All the
1473 machine registers that can be used for storage of data are given
1474 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1475 instructions or can hold only certain types of data.
1477 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1478 function, but each pseudo register is given a natural mode
1479 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1480 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1481 expression is used.
1483 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1484 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1485 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1486 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1487 with the specified one.
1489 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1490 represented by a unique @code{reg} expression.
1492 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1493 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1494 Some pseudo register numbers, those within the range of
1495 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1496 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1497 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1498 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1499 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1501 @table @code
1502 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1503 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1504 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1505 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1506 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1507 registers.
1509 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1510 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1511 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1512 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1513 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1515 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1516 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1517 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1518 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1519 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1520 first variable on the stack.
1522 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1523 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1524 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1525 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1526 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1528 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1529 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1530 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1531 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1532 memory desired.
1534 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1535 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1536 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1537 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1539 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1540 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1541 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1542 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1543 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1545 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1546 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1547 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1548 @end table
1550 @findex subreg
1551 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1552 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1553 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1554 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1556 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1557 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1558 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1559 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1560 such a case, @var{bytenum} is zero.
1562 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1563 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1564 are in @var{m}.
1566 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1567 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1568 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1569 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1570 that paradoxical references are only made to hard registers.
1572 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1573 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1574 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1575 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1576 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1577 @var{bytenum} offset that says which register.
1579 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1580 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1581 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1582 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1583 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1585 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1586 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1587 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1588 it is part of the least significant word.
1590 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1591 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1592 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1593 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1595 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1596 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1597 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1598 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1599 they had the same endianness as integer values.  This works because
1600 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1601 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1602 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1604 @cindex combiner pass
1605 @cindex reload pass
1606 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1607 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1608 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1609 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1610 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1611 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1612 which replaced a pseudo register.
1614 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1615 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1616 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1617 floating value.
1619 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1620 hard register when less registers can hold the value than would be
1621 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1622 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1623 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1624 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1625 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1626 expressions such as these from being formed.
1628 @findex SUBREG_REG
1629 @findex SUBREG_BYTE
1630 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1631 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1632 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1634 @findex scratch
1635 @cindex scratch operands
1636 @item (scratch:@var{m})
1637 This represents a scratch register that will be required for the
1638 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1639 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1640 the reload pass.
1642 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1643 (@pxref{Side Effects}).
1645 @findex cc0
1646 @cindex condition code register
1647 @item (cc0)
1648 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1649 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1651 @itemize @bullet
1652 @item
1653 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1654 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1656 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1657 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1658 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1659 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1661 @item
1662 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1663 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1664 which comparison instructions must specify the condition to test.
1666 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1667 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1668 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1669 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1670 @end itemize
1672 @findex cc0_rtx
1673 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1674 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1675 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1677 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1678 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1679 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1680 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1681 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1682 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1683 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1684 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1686 On some machines, the condition code register is given a register number
1687 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1688 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1689 condition code.  Other machines store condition codes in general
1690 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1692 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
1693 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1694 condition code.  This is best handled by normally generating the
1695 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1696 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1697 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1698 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1700 @findex pc
1701 @item (pc)
1702 @cindex program counter
1703 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1704 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1705 certain specific contexts in jump instructions.
1707 @findex pc_rtx
1708 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1709 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1710 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1712 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1713 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1715 @findex mem
1716 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1717 This RTX represents a reference to main memory at an address
1718 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1719 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1720 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1721 reference the same memory address.
1723 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
1724 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
1725 stack deallocation patterns.
1727 @findex addressof
1728 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1729 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1730 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1731 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1732 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1733 expression for the address of its stack slot.
1734 @end table
1736 @node Arithmetic
1737 @section RTL Expressions for Arithmetic
1738 @cindex arithmetic, in RTL
1739 @cindex math, in RTL
1740 @cindex RTL expressions for arithmetic
1742 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1743 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1744 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1745 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1747 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1748 second operand.
1750 @table @code
1751 @findex plus
1752 @cindex RTL addition
1753 @cindex RTL sum
1754 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1755 Represents the sum of the values represented by @var{x} and @var{y}
1756 carried out in machine mode @var{m}.
1758 @findex lo_sum
1759 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1760 Like @code{plus}, except that it represents that sum of @var{x} and the
1761 low-order bits of @var{y}.  The number of low order bits is
1762 machine-dependent but is normally the number of bits in a @code{Pmode}
1763 item minus the number of bits set by the @code{high} code
1764 (@pxref{Constants}).
1766 @var{m} should be @code{Pmode}.
1768 @findex minus
1769 @cindex RTL subtraction
1770 @cindex RTL difference
1771 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1772 Like @code{plus} but represents subtraction.
1774 @findex ss_plus
1775 @cindex RTL addition with signed saturation
1776 @item (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1778 Like @code{plus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1780 @findex us_plus
1781 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1782 @item (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1784 Like @code{plus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1786 @findex ss_minus
1787 @cindex RTL addition with signed saturation
1788 @item (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1790 Like @code{minus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1792 @findex us_minus
1793 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1794 @item (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1796 Like @code{minus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1798 @findex compare
1799 @cindex RTL comparison
1800 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1801 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1802 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1803 infinite precision.
1805 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1806 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1807 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1808 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1809 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1810 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1812 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1813 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1814 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1815 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1816 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1817 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1818 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1819 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1820 this information.
1822 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1823 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1824 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1825 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1826 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1827 be @code{VOIDmode}.
1829 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1830 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1832 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1833 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1834 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1835 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1836 still known.
1838 @findex neg
1839 @item (neg:@var{m} @var{x})
1840 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1841 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1843 @findex mult
1844 @cindex multiplication
1845 @cindex product
1846 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1847 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1848 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1850 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1851 than the operands.  Write the pattern for this as
1853 @example
1854 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1855 @end example
1857 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1858 not be the same.
1860 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1861 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1863 @findex div
1864 @cindex division
1865 @cindex signed division
1866 @cindex quotient
1867 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1868 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1869 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1870 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1871 quotient.
1873 Some machines have division instructions in which the operands and
1874 quotient widths are not all the same; you should represent
1875 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1877 @example
1878 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1879 @end example
1881 @findex udiv
1882 @cindex unsigned division
1883 @cindex division
1884 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1885 Like @code{div} but represents unsigned division.
1887 @findex mod
1888 @findex umod
1889 @cindex remainder
1890 @cindex division
1891 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1892 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1893 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1894 the quotient.
1896 @findex smin
1897 @findex smax
1898 @cindex signed minimum
1899 @cindex signed maximum
1900 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1901 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1902 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1903 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1905 @findex umin
1906 @findex umax
1907 @cindex unsigned minimum and maximum
1908 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1909 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1910 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1911 integers.
1913 @findex not
1914 @cindex complement, bitwise
1915 @cindex bitwise complement
1916 @item (not:@var{m} @var{x})
1917 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1918 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1920 @findex and
1921 @cindex logical-and, bitwise
1922 @cindex bitwise logical-and
1923 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1924 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1925 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1926 a fixed-point machine mode.
1928 @findex ior
1929 @cindex inclusive-or, bitwise
1930 @cindex bitwise inclusive-or
1931 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1932 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1933 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1934 fixed-point mode.
1936 @findex xor
1937 @cindex exclusive-or, bitwise
1938 @cindex bitwise exclusive-or
1939 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1940 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1941 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1942 fixed-point mode.
1944 @findex ashift
1945 @cindex left shift
1946 @cindex shift
1947 @cindex arithmetic shift
1948 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1949 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1950 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1951 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1952 mode is determined by the mode called for in the machine description
1953 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
1954 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1956 @findex lshiftrt
1957 @cindex right shift
1958 @findex ashiftrt
1959 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1960 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1961 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1962 these two operations are distinct.
1964 @findex rotate
1965 @cindex rotate
1966 @cindex left rotate
1967 @findex rotatert
1968 @cindex right rotate
1969 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1970 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1971 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1972 use @code{rotate}.
1974 @findex abs
1975 @cindex absolute value
1976 @item (abs:@var{m} @var{x})
1977 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1979 @findex sqrt
1980 @cindex square root
1981 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1982 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1983 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1985 @findex ffs
1986 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1987 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1988 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1989 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1990 depending on the target machine, various mode combinations may be
1991 valid.
1993 @findex clz
1994 @item (clz:@var{m} @var{x})
1995 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
1996 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
1997 If @var{x} is zero, the value is determined by
1998 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Note that this is one of
1999 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2000 @var{x} will usually be an integer mode.
2002 @findex ctz
2003 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2004 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2005 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2006 If @var{x} is zero, the value is determined by
2007 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Except for this case,
2008 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2009 @var{x} will usually be an integer mode.
2011 @findex popcount
2012 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2013 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2014 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2016 @findex parity
2017 @item (parity:@var{m} @var{x})
2018 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2019 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2020 mode.
2021 @end table
2023 @node Comparisons
2024 @section Comparison Operations
2025 @cindex RTL comparison operations
2027 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2028 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2029 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2030 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2031 whose results have a `MODE_INT' mode, and
2032 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2033 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2034 values.  The mode of the comparison operation is independent of the mode
2035 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2036 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2037 @code{VOIDmode}.
2039 @cindex condition codes
2040 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2041 comparison operators may be used to compare the condition codes
2042 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2043 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2044 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2045 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2046 code; only @code{note} insns may separate them.
2048 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2049 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2050 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2051 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2052 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2053 constant folding.
2055 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2056 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2057 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2058 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2059 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2060 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2062 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2063 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2064 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2065 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2066 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2067 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2069 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2070 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2072 @table @code
2073 @findex eq
2074 @cindex equal
2075 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2076 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2077 are equal, otherwise 0.
2079 @findex ne
2080 @cindex not equal
2081 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2082 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2083 are not equal, otherwise 0.
2085 @findex gt
2086 @cindex greater than
2087 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2088 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2089 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2091 @findex gtu
2092 @cindex greater than
2093 @cindex unsigned greater than
2094 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2095 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2097 @findex lt
2098 @cindex less than
2099 @findex ltu
2100 @cindex unsigned less than
2101 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2102 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2103 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2105 @findex ge
2106 @cindex greater than
2107 @findex geu
2108 @cindex unsigned greater than
2109 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2110 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2111 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2113 @findex le
2114 @cindex less than or equal
2115 @findex leu
2116 @cindex unsigned less than
2117 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2118 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2119 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2121 @findex if_then_else
2122 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2123 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2124 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2125 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2126 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2127 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2129 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2130 to express conditional jumps.
2132 @findex cond
2133 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2134 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2135 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2136 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2137 none of the tests are nonzero expressions.
2139 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2140 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2141 @end table
2143 @node Bit-Fields
2144 @section Bit-Fields
2145 @cindex bit-fields
2147 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2148 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
2149 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
2150 into the specified bit-field.
2152 @table @code
2153 @findex sign_extract
2154 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2155 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2156 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2157 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2158 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2159 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2160 @var{pos} counts from.
2162 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2163 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2164 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2165 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2166 which is the default if none is specified.
2168 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2169 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2171 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2172 @var{loc} if it were a register.
2174 @findex zero_extract
2175 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2176 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2177 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2178 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2179 @end table
2181 @node Vector Operations
2182 @section Vector Operations
2183 @cindex vector operations
2185 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2186 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2187 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2188 operations.
2190 @table @code
2191 @findex vec_merge
2192 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2193 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2194 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2195 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2196 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2197 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2198 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2200 @findex vec_select
2201 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2202 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2203 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2204 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2205 number of the source subpart that should be stored into it.
2207 @findex vec_concat
2208 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2209 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2210 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2211 the two inputs.
2213 @findex vec_const
2214 @item (vec_const:@var{m} @var{subparts})
2215 This describes a constant vector.  @var{subparts} is a @code{parallel} that
2216 contains a constant for each of the subparts of the vector.
2218 @findex vec_duplicate
2219 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2220 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2221 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2222 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2223 of the number of input parts.
2225 @end table
2227 @node Conversions
2228 @section Conversions
2229 @cindex conversions
2230 @cindex machine mode conversions
2232 All conversions between machine modes must be represented by
2233 explicit conversion operations.  For example, an expression
2234 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2235 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2236 operation requires two operands of the same machine mode.
2237 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2238 operation, as in
2240 @example
2241 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2242 @end example
2244 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2245 may be more than one way of converting from a given starting mode
2246 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2247 to do it.
2249 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2250 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2251 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2252 must be placed into a register.
2254 @table @code
2255 @findex sign_extend
2256 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2257 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2258 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2259 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2261 @findex zero_extend
2262 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2263 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2264 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2265 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2267 @findex float_extend
2268 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2269 Represents the result of extending the value @var{x}
2270 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2271 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2273 @findex truncate
2274 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2275 Represents the result of truncating the value @var{x}
2276 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2277 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2279 @findex ss_truncate
2280 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2281 Represents the result of truncating the value @var{x}
2282 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2283 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2284 modes.
2286 @findex us_truncate
2287 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2288 Represents the result of truncating the value @var{x}
2289 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2290 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2291 modes.
2293 @findex float_truncate
2294 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2295 Represents the result of truncating the value @var{x}
2296 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2297 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2299 @findex float
2300 @item (float:@var{m} @var{x})
2301 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2302 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2304 @findex unsigned_float
2305 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2306 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2307 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2309 @findex fix
2310 @item (fix:@var{m} @var{x})
2311 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2312 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2313 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2314 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2316 @findex unsigned_fix
2317 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2318 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2319 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2320 is not specified.
2322 @findex fix
2323 @item (fix:@var{m} @var{x})
2324 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2325 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2326 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2327 towards zero.
2328 @end table
2330 @node RTL Declarations
2331 @section Declarations
2332 @cindex RTL declarations
2333 @cindex declarations, RTL
2335 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2336 but rather state assertions about their operands.
2338 @table @code
2339 @findex strict_low_part
2340 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2341 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2342 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2343 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2344 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2346 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2347 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2348 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2349 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2350 register when @var{m} is less than a word.
2351 @end table
2353 @node Side Effects
2354 @section Side Effect Expressions
2355 @cindex RTL side effect expressions
2357 The expression codes described so far represent values, not actions.
2358 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2359 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2360 expression codes are used to represent side effects.
2362 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2363 the codes described above, which represent values, appear only as
2364 the operands of these.
2366 @table @code
2367 @findex set
2368 @item (set @var{lval} @var{x})
2369 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2370 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2371 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2372 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2373 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2375 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2376 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2378 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2379 width of the register, then it means that the part of the register
2380 specified by the machine mode is given the specified value and the
2381 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2382 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2383 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2384 an undefined way.
2386 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} or @code{zero_extract} 
2387 of a @code{subreg}, then the part of the register specified by the
2388 machine mode of the @code{subreg} is given the value @var{x} and
2389 the rest of the register is not changed.
2391 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2392 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2393 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2394 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2395 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2396 Use the former expression to save space during the compilation.
2398 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2399 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2400 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2401 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2402 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2403 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2404 is also passed partly in memory.
2406 @cindex jump instructions and @code{set}
2407 @cindex @code{if_then_else} usage
2408 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2409 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2410 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2411 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2412 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2413 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2414 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2415 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2416 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2417 branch tables.
2419 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2420 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2421 valid for the mode of @var{lval}.
2423 @findex SET_DEST
2424 @findex SET_SRC
2425 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2426 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2428 @findex return
2429 @item (return)
2430 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2431 current function, on machines where this can be done with one
2432 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2433 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2434 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2435 the @code{return} expression code is never used.
2437 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2438 placed in @code{pc} to return to the caller.
2440 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2441 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2443 @findex call
2444 @item (call @var{function} @var{nargs})
2445 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2446 whose address is the address of the function to be called.
2447 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2448 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2449 others, it represents the number of argument registers.
2451 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2452 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2453 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2454 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2455 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2456 addressed.
2458 @findex clobber
2459 @item (clobber @var{x})
2460 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2461 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2462 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2464 One place this is used is in string instructions that store standard
2465 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2466 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2467 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2468 attempt to keep data in them across the string instruction.
2470 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or 
2471 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2472 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2473 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2475 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2476 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2477 default to clobber these registers, so there is no need to use
2478 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2479 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2480 unless the function is declared @code{const}.
2482 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2483 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2484 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2485 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2486 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2488 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2489 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2490 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2491 a combined instruction might require a temporary register while the
2492 constituent instructions might not.
2494 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2495 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2496 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2497 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2498 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2499 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2500 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2501 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2502 there for use as a temporary.
2504 For instructions that require a temporary register, you should use
2505 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2506 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2507 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2508 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2509 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2511 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2512 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2513 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2514 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2516 @findex use
2517 @item (use @var{x})
2518 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2519 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2520 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2521 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2522 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2524 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2525 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2526 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2527 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2528 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2529 of a special control register:
2531 @smallexample
2532 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2533                                        (reg:SI 4)] 0))
2534            (use (reg:SI 1))])
2535 @end smallexample
2537 @noindent
2539 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2540 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2541 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2542 if register 1 changes in between.
2544 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2545 that the register is live.  You should think twice before adding
2546 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2547 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2548 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2549 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2550 of the whole pattern is variable, such as @samp{movstr@var{m}} or
2551 @samp{call} patterns.
2553 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2554 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2555 before the reload phase exits.
2557 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2558 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2559 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2560 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2561 phase exits.
2563 @findex parallel
2564 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2565 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2566 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2567 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2568 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2569 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2571 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2572 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2573 performed.  For example,
2575 @example
2576 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2577            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2578 @end example
2580 @noindent
2581 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2582 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2583 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2584 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2586 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2587 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2588 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2589 instruction this way:
2591 @example
2592 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2593            (set (pc) (if_then_else
2594                         (eq (cc0) (const_int 0))
2595                         (label_ref @dots{})
2596                         (pc)))])
2597 @end example
2599 @noindent
2600 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2601 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2602 new value that is set by this instruction.
2604 @cindex peephole optimization, RTL representation
2605 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2606 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2607 whose elements are the operands needed to output the resulting
2608 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2609 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2610 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2611 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2612 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2614 @findex cond_exec
2615 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2616 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2617 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2618 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2619 side-effects.
2621 @findex sequence
2622 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2623 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2624 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2625 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2626 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2628 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2629 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2630 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2631 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2632 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2633 @code{sequence} is forgotten.
2635 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2636 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2637 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2638 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2640 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2641 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2642 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2643 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2644 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2645 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2646 @xref{Delay Slots}.
2647 @end table
2649 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2650 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2651 effects as such:
2653 @table @code
2654 @findex asm_input
2655 @item (asm_input @var{s})
2656 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2658 @findex unspec
2659 @findex unspec_volatile
2660 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2661 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2662 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2663 selects between multiple machine-specific operations.
2664 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2665 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2667 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2668 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2670 @findex addr_vec
2671 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2672 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2673 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2674 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2675 @code{Pmode}.
2677 @findex addr_diff_vec
2678 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2679 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2680 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2681 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2682 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2683 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2684 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2685 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2686 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2688 @findex prefetch
2689 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2690 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2691 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2692 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2693 prefetch.
2694 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2695 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2696 targets that do not support locality hints should ignore this.
2698 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2699 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2700 instructions.
2701 @end table
2703 @node Incdec
2704 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2705 @cindex RTL preincrement
2706 @cindex RTL postincrement
2707 @cindex RTL predecrement
2708 @cindex RTL postdecrement
2710 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2712 @table @code
2713 @findex pre_dec
2714 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2715 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2716 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2717 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2718 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2719 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2720 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2721 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2722 example of its use:
2724 @example
2725 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2726 @end example
2728 @noindent
2729 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2730 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2732 @findex pre_inc
2733 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2734 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2736 @findex post_dec
2737 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2738 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2739 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2740 being decremented.
2742 @findex post_inc
2743 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2744 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2746 @findex post_modify
2747 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2749 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2750 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2751 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2752 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2754 The expression @var{y} must be one of three forms:
2755 @table @code
2756 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2757 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2758 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2759 @end table
2760 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2762 Here is an example of its use:
2764 @smallexample
2765 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2766                                           (reg:SI 48))))
2767 @end smallexample
2769 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2770 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2772 @findex post_modify
2773 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2774 Similar except side effects happen before the use.
2775 @end table
2777 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2778 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2779 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2780 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2781 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2782 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2784 If a register used as the operand of these expressions is used in
2785 another address in an insn, the original value of the register is used.
2786 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2787 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2788 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2789 as ambiguous and disallowed.
2791 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2792 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2793 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2794 done because machines that allow these operations at all typically
2795 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2796 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2797 in the machine description.
2799 @node Assembler
2800 @section Assembler Instructions as Expressions
2801 @cindex assembler instructions in RTL
2803 @cindex @code{asm_operands}, usage
2804 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2805 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2806 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2807 a single output operand, like this:
2809 @smallexample
2810 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2811 @end smallexample
2813 @noindent
2814 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2815 the value that is stored in @code{outputvar}:
2817 @smallexample
2818 (set @var{rtx-for-outputvar}
2819      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2820                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2821                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2822                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2823 @end smallexample
2825 @noindent
2826 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2827 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2828 output operand among the output operands specified, a vector of input
2829 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2830 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2831 @code{*z}.
2833 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2834 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2835 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2836 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2837 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2838 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2840 @node Insns
2841 @section Insns
2842 @cindex insns
2844 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2845 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2846 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2847 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2848 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2849 declarative information.
2851 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2852 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2853 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2854 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2855 these copies will always be identical and will only appear inside a
2856 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2857 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2858 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2859 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2860 always used:
2862 @table @code
2863 @findex INSN_UID
2864 @item INSN_UID (@var{i})
2865 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2867 @findex PREV_INSN
2868 @item PREV_INSN (@var{i})
2869 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2870 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2872 @findex NEXT_INSN
2873 @item NEXT_INSN (@var{i})
2874 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2875 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2876 @end table
2878 @findex get_insns
2879 @findex get_last_insn
2880 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2881 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2882 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2883 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2884 the first insn,
2886 @example
2887 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2888 @end example
2890 @noindent
2891 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2893 @example
2894 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2895 @end example
2897 @noindent
2898 is always true.
2900 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2901 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2902 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2903 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2904 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2905 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2907 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2908 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2909 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2910 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2911 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
2912 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2913 to find the containing @code{sequence} expression.
2915 Every insn has one of the following six expression codes:
2917 @table @code
2918 @findex insn
2919 @item insn
2920 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2921 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2922 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2923 should jump or do function calls.
2925 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2926 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2928 @findex jump_insn
2929 @item jump_insn
2930 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2931 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2932 there is an instruction to return from the current function, it is
2933 recorded as a @code{jump_insn}.
2935 @findex JUMP_LABEL
2936 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2937 accessed in the same way and in addition contain a field
2938 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2940 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
2941 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2942 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2943 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
2944 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
2945 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2947 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
2948 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2950 @findex call_insn
2951 @item call_insn
2952 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2953 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2954 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2955 unpredictably.
2957 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2958 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2959 accessed in the same way and in addition contain a field
2960 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2961 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2962 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
2963 clobbered by the called function.
2965 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
2966 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
2967 FUNCTION_ARG_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
2968 caller-copied (@pxref{Register Arguments, FUNCTION_ARG_CALLEE_COPIES}),
2969 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
2970 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
2971 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.  These
2972 @code{MEM}s are used only in libcalls, because, unlike regular function
2973 calls, @code{CONST_CALL}s (which libcalls generally are, @pxref{Flags,
2974 CONST_CALL_P}) aren't assumed to read and write all memory, so flow
2975 would consider the stores dead and remove them.  Note that, since a
2976 libcall must never return values in memory (@pxref{Aggregate Return,
2977 RETURN_IN_MEMORY}), there will never be a @code{CLOBBER} for a memory
2978 address holding a return value.
2980 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
2981 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2983 @findex code_label
2984 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2985 @item code_label
2986 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2987 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2988 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2989 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2990 labels in the compilation (not just in the current function).
2991 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2992 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2993 the label number.
2995 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2996 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2997 the label, as a number.
2999 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3000 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3002 @findex LABEL_NUSES
3003 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3004 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3005 referenced in the current function.
3007 @findex LABEL_KIND
3008 @findex SET_LABEL_KIND
3009 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3010 @cindex alternate entry points
3011 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3012 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3013 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3014 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3015 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3016 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3017 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3018 same name).
3020 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3021 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3022 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3023 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3024 The only place that cares about the distinction between static, global,
3025 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3026 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3027 @file{final.c}.
3029 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3031 @findex barrier
3032 @item barrier
3033 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3034 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3035 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3036 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3037 They contain no information beyond the three standard fields.
3039 @findex note
3040 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3041 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3042 @item note
3043 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3044 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3045 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3046 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3048 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3049 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3050 that the line came from.  These notes control generation of line
3051 number data in the assembler output.
3053 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3054 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3055 must contain a null pointer):
3057 @table @code
3058 @findex NOTE_INSN_DELETED
3059 @item NOTE_INSN_DELETED
3060 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3061 delete insns by altering them into notes of this kind.
3063 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3064 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3065 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3066 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3067 code jumps to it.
3069 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3070 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3071 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3072 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3073 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3074 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3075 of debugging information.
3077 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3078 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3079 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3080 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3081 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3082 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3083 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3084 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3086 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3087 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3088 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3089 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3090 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3091 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3092 to find loops quickly.
3094 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3095 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3096 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3098 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3099 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3100 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3101 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3102 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3103 invariants.
3105 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
3106 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
3107 Appears near the end of the function body, just before the label that
3108 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
3109 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
3110 optimization.
3112 @findex NOTE_INSN_SETJMP
3113 @item NOTE_INSN_SETJMP
3114 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
3115 @end table
3117 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3118 @end table
3120 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3121 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3122 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3123 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3124 phases use the mode for various purposes.
3126 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3127 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3128 been processed.
3130 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3131 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3132 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3133 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3134 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3136 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3137 and @code{call_insn} insns:
3139 @table @code
3140 @findex PATTERN
3141 @item PATTERN (@var{i})
3142 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3143 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3144 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3145 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3146 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3147 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3148 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3149 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3151 @findex INSN_CODE
3152 @item INSN_CODE (@var{i})
3153 An integer that says which pattern in the machine description matches
3154 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3156 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3157 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3158 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3160 @findex asm_noperands
3161 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3162 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3163 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3164 such insns.
3166 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3167 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3168 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3170 @findex LOG_LINKS
3171 @item LOG_LINKS (@var{i})
3172 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3173 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3174 nor a label may come between the related insns.
3176 @findex REG_NOTES
3177 @item REG_NOTES (@var{i})
3178 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3179 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3180 information pertaining to the registers used in this insn.
3181 @end table
3183 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3184 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3185 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3186 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3187 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3188 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3189 expressions).  Their order is not significant.
3191 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3192 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3193 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3194 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3195 that are used for the first time in this insn.  The instruction
3196 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
3197 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
3198 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
3199 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
3200 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
3201 mode @code{VOIDmode}.
3203 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3204 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3205 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3206 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3207 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3208 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3209 the kind of note.
3211 @findex REG_NOTE_KIND
3212 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3213 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3214 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3215 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3216 @var{newkind}.
3218 Register notes are of three classes: They may say something about an
3219 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3220 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3221 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3223 These register notes annotate inputs to an insn:
3225 @table @code
3226 @findex REG_DEAD
3227 @item REG_DEAD
3228 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3229 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3230 of the program.
3232 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3233 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3234 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3236 @findex REG_UNUSED
3237 @item REG_UNUSED
3238 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3239 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3240 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3241 These two notes are independent; both may be present for the same
3242 register.
3244 @findex REG_INC
3245 @item REG_INC
3246 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3247 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3248 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3249 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3251 @findex REG_NONNEG
3252 @item REG_NONNEG
3253 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3254 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3255 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3257 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3258 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3260 @findex REG_NO_CONFLICT
3261 @item REG_NO_CONFLICT
3262 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
3263 being set by this insn even though it might appear that it does.
3264 In other words, if the destination register and @var{op} could
3265 otherwise be assigned the same register, this insn does not
3266 prevent that assignment.
3268 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
3269 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
3270 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
3271 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
3272 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
3273 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
3274 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
3275 last insns, respectively.
3277 @findex REG_LABEL
3278 @item REG_LABEL
3279 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3280 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
3281 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
3282 be held in a register.  The presence of this note allows jump
3283 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
3284 optimization to build an accurate flow graph.
3285 @end table
3287 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3289 @table @code
3290 @findex REG_EQUIV
3291 @findex REG_EQUAL
3292 @item REG_EQUIV
3293 @itemx REG_EQUAL
3294 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3295 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3296 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3297 value which the insn explicitly copies into the register may look
3298 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3299 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3300 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3301 of the @code{subreg} expression.
3303 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3304 the entire function, and could validly be replaced in all its
3305 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3306 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3307 example, when a constant is loaded into a register that is never
3308 assigned any other value, this kind of note is used.
3310 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3311 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3312 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3313 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3314 by the stack slot throughout the function.
3316 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3317 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3318 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3319 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3320 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3321 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3322 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3323 well.  This is used on machines for which the calling convention
3324 allocates stack space for register parameters.  See
3325 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3327 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3328 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3329 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3330 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3331 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3332 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3333 final value.
3335 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3336 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3337 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3338 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3339 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3340 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3341 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3342 insufficient registers are available.
3344 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3345 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3346 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3347 throughout their entire life, which is not detected until later in
3348 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3349 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3350 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3351 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3352 destination register.
3354 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3355 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3356 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3358 @findex REG_WAS_0
3359 @item REG_WAS_0
3360 The single output of this insn contained zero before this insn.
3361 @var{op} is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if
3362 it is present and @var{op} has not been deleted or turned into a @code{note};
3363 its absence implies nothing.
3364 @end table
3366 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3367 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3368 the inverse note pointing back to the first insn.
3370 @table @code
3371 @findex REG_RETVAL
3372 @item REG_RETVAL
3373 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3374 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3375 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3376 for the library call).
3378 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3379 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3380 delete such sequences whose results are dead.
3382 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3383 provide the expression being computed by the sequence.
3385 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3386 accurate or useful.
3388 @findex REG_LIBCALL
3389 @item REG_LIBCALL
3390 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3391 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3393 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3394 accurate.
3396 @findex REG_CC_SETTER
3397 @findex REG_CC_USER
3398 @item REG_CC_SETTER
3399 @itemx REG_CC_USER
3400 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3401 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3402 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3403 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3404 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3405 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3406 @code{cc0}.
3407 @end table
3409 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3410 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3411 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3412 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3413 descriptive text.
3415 @table @code
3416 @findex REG_DEP_ANTI
3417 @item REG_DEP_ANTI
3418 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3420 @findex REG_DEP_OUTPUT
3421 @item REG_DEP_OUTPUT
3422 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3423 @end table
3425 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3426 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3427 @code{expr_list}.
3429 @table @code
3430 @findex REG_BR_PROB
3431 @item REG_BR_PROB
3432 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3433 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3434 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3435 probability that the branch will be taken.
3437 @findex REG_BR_PRED
3438 @item REG_BR_PRED
3439 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3440 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3441 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3443 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3444 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3445 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3446 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3447 the pattern is either complex or misleading.
3448 @end table
3450 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3451 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3453 @findex insn_list
3454 @findex expr_list
3455 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3456 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3457 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3458 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3459 ordinary way as an expression.
3461 @node Calls
3462 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3463 @cindex calling functions in RTL
3464 @cindex RTL function-call insns
3465 @cindex function-call insns
3467 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3468 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3469 RTL expression code, @code{call}.
3471 @cindex @code{call} usage
3472 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3474 @example
3475 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3476 @end example
3478 @noindent
3479 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3480 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3481 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3482 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3483 subroutine.
3485 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3486 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3487 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3489 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3490 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3491 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3492 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3494 @example
3495 (set (reg:@var{m} @var{r})
3496      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3497 @end example
3499 @noindent
3500 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3501 appropriate register receives a useful value in this insn.
3503 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3504 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3505 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3506 same RTL form as a call that returns nothing.
3508 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3509 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3510 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3511 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3512 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3513 if the call instruction requires some register other than the stack
3514 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
3515 subexpression should mention that register.
3517 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3518 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3519 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3520 calls, to modify all of memory.
3522 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3523 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3524 function.  Similarly, if registers other than those in
3525 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3526 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3527 indicate which registers.
3529 @node Sharing
3530 @section Structure Sharing Assumptions
3531 @cindex sharing of RTL components
3532 @cindex RTL structure sharing assumptions
3534 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3535 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3536 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3537 object of a certain kind appears in more than one place in the
3538 containing structure.
3540 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3541 objects that describe global variables and external functions,
3542 and a few standard objects such as small integer constants,
3543 no RTL objects are common to two functions.
3545 @itemize @bullet
3546 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3547 @item
3548 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3549 and therefore only a single machine mode.
3551 @cindex symbolic label
3552 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3553 @item
3554 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3555 referring to it.
3557 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3558 @item
3559 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3561 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3562 @item
3563 There is only one @code{pc} expression.
3565 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3566 @item
3567 There is only one @code{cc0} expression.
3569 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3570 @item
3571 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3572 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3574 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3575 @item
3576 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3577 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3579 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3580 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3581 @item
3582 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3583 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3584 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3585 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3587 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3588 @item
3589 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3590 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3591 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3592 variables are occasionally made.
3594 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3595 @item
3596 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3597 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3598 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3599 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3600 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3601 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3602 vector at all.
3604 @item
3605 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3606 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3607 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3608 side-effects on other insns.
3610 @findex unshare_all_rtl
3611 @item
3612 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3613 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3614 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3615 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3617 @findex copy_rtx_if_shared
3618 @item
3619 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3620 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3621 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3622 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3623 @code{unshare_all_rtl}.
3624 @end itemize
3626 @node Reading RTL
3627 @section Reading RTL
3629 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3630 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3631 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3632 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3633 from the machine description.
3635 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3636 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3637 idea is not feasible.
3639 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3640 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3641 does not contain all the information about the program.
3643 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3644 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3645 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3646 is incomplete.