New CONST_VECTOR layout
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob18935b0407c72b8ed39d3e29e1c9f9369f46e0a4
1 @c Copyright (C) 1988-2017 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @node RTL
6 @chapter RTL Representation
7 @cindex RTL representation
8 @cindex representation of RTL
9 @cindex Register Transfer Language (RTL)
11 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
12 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
13 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
14 algebraic form that describes what the instruction does.
16 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
17 structures that point at other structures, and a textual form that is used
18 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
19 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
21 @menu
22 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
23 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
24 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
25 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
26 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
27 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
28 * Constants::         Expressions with constant values.
29 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
30 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
31 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
32 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
33 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
34 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
35 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
36 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
37 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
38 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
39 * Debug Information:: Expressions representing debugging information.
40 * Insns::             Expression types for entire insns.
41 * Calls::             RTL representation of function call insns.
42 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
43 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
44 @end menu
46 @node RTL Objects
47 @section RTL Object Types
48 @cindex RTL object types
50 @cindex RTL integers
51 @cindex RTL strings
52 @cindex RTL vectors
53 @cindex RTL expression
54 @cindex RTX (See RTL)
55 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
56 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
57 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
58 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
59 @code{rtx}.
61 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
62 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
63 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
66 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
67 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
68 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
69 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
70 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
71 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
72 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74 In a machine description, strings are normally written with double
75 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
76 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
77 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
78 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
79 makes the machine description easier to read.
81 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
82 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
83 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
84 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
85 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
86 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
87 need not escape each quote character with a backslash.
89 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
90 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
91 The written form of a vector consists of square brackets
92 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
93 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
94 null pointers are used instead.
96 @cindex expression codes
97 @cindex codes, RTL expression
98 @findex GET_CODE
99 @findex PUT_CODE
100 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
101 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
102 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
103 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
104 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
105 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107 The expression code determines how many operands the expression contains,
108 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
109 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
110 from its context---from the expression code of the containing expression.
111 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
112 to be regarded as an expression and the second operand as a polynomial
113 integer.  In an expression of code @code{plus}, there are two operands,
114 both of which are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref}
115 expression, there is one operand, which is to be regarded as a string.
117 Expressions are written as parentheses containing the name of the
118 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
119 of the expression (separated by spaces).
121 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
122 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
123 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125 @cindex (nil)
126 @cindex nil
127 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
128 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130 @node RTL Classes
131 @section RTL Classes and Formats
132 @cindex RTL classes
133 @cindex classes of RTX codes
134 @cindex RTX codes, classes of
135 @findex GET_RTX_CLASS
137 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
138 which are represented by single characters.  You can determine the class
139 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
140 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
142 @table @code
143 @item RTX_OBJ
144 An RTX code that represents an actual object, such as a register
145 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
146 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
147 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149 @item RTX_CONST_OBJ
150 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
151 included in this class.
153 @item RTX_COMPARE
154 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
155 @code{LT}.
157 @item RTX_COMM_COMPARE
158 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
159 or @code{ORDERED}.
161 @item RTX_UNARY
162 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
163 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
164 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166 @item RTX_COMM_ARITH
167 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
168 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
169 @code{<}.
171 @item RTX_BIN_ARITH
172 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
173 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175 @item RTX_BITFIELD_OPS
176 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
177 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
178 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
179 @xref{Bit-Fields}.
181 @item RTX_TERNARY
182 An RTX code for other three input operations.  Currently only
183 @code{IF_THEN_ELSE},  @code{VEC_MERGE}, @code{SIGN_EXTRACT},
184 @code{ZERO_EXTRACT}, and @code{FMA}.
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.  @samp{XEXP (@var{x}, 0)} gives the auto-modified
197 register.
199 @item RTX_EXTRA
200 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
201 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
202 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
203 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
204 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
205 @code{SUBREG} is also part of this class.
206 @end table
208 @cindex RTL format
209 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
210 contained objects and their kinds using a sequence of characters
211 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
212 the format of @code{subreg} is @samp{ep}.
214 @cindex RTL format characters
215 These are the most commonly used format characters:
217 @table @code
218 @item e
219 An expression (actually a pointer to an expression).
221 @item i
222 An integer.
224 @item w
225 A wide integer.
227 @item s
228 A string.
230 @item E
231 A vector of expressions.
232 @end table
234 A few other format characters are used occasionally:
236 @table @code
237 @item u
238 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
239 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
241 @item n
242 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
243 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
244 @code{note} insn.
246 @item S
247 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
248 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
249 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
250 An omitted string is taken to be the null string.
252 @item V
253 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
254 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
255 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
256 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
258 @item B
259 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
261 @item p
262 A polynomial integer.  At present this is used only for @code{SUBREG_BYTE}.
264 @item 0
265 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
266 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
267 special ways by small parts of the compiler.
268 @end table
270 There are macros to get the number of operands and the format
271 of an expression code:
273 @table @code
274 @findex GET_RTX_LENGTH
275 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
276 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
278 @findex GET_RTX_FORMAT
279 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
280 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
281 @end table
283 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
284 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
286 @table @code
287 @item 1
288 All codes of this class have format @code{e}.
290 @item <
291 @itemx c
292 @itemx 2
293 All codes of these classes have format @code{ee}.
295 @item b
296 @itemx 3
297 All codes of these classes have format @code{eee}.
299 @item i
300 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
301 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
302 are of class @code{i}.
304 @item o
305 @itemx m
306 @itemx x
307 You can make no assumptions about the format of these codes.
308 @end table
310 @node Accessors
311 @section Access to Operands
312 @cindex accessors
313 @cindex access to operands
314 @cindex operand access
316 @findex XEXP
317 @findex XINT
318 @findex XWINT
319 @findex XSTR
320 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
321 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
322 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
323 (counting from zero).  Thus,
325 @smallexample
326 XEXP (@var{x}, 2)
327 @end smallexample
329 @noindent
330 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
332 @smallexample
333 XINT (@var{x}, 2)
334 @end smallexample
336 @noindent
337 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
338 fashion, would access it as a string.
340 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
341 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
342 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
343 the containing expression.  That is also how you would know how many
344 operands there are.
346 For example, if @var{x} is an @code{int_list} expression, you know that it has
347 two operands which can be correctly accessed as @code{XINT (@var{x}, 0)}
348 and @code{XEXP (@var{x}, 1)}.  Incorrect accesses like
349 @code{XEXP (@var{x}, 0)} and @code{XINT (@var{x}, 1)} would compile,
350 but would trigger an internal compiler error when rtl checking is enabled.
351 Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either, but
352 this will access memory past the end of the expression with
353 unpredictable results.
355 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
356 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
357 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
358 vector.
360 @table @code
361 @findex XVEC
362 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
363 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
365 @findex XVECLEN
366 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
367 Access the length (number of elements) in the vector which is
368 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
370 @findex XVECEXP
371 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
372 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
373 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
375 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
376 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
377 @end table
379 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
380 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
381 to access them.
383 @node Special Accessors
384 @section Access to Special Operands
385 @cindex access to special operands
387 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
389 @table @code
390 @item MEM
391 @table @code
392 @findex MEM_ALIAS_SET
393 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
394 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
395 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
396 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
397 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
398 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
399 and the back-end makes no such assumptions.
400 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
402 @findex MEM_EXPR
403 @item MEM_EXPR (@var{x})
404 If this register is known to hold the value of some user-level
405 declaration, this is that tree node.  It may also be a
406 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
407 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
408 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
409 object associated with the reference.
411 @findex MEM_OFFSET_KNOWN_P
412 @item MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})
413 True if the offset of the memory reference from @code{MEM_EXPR} is known.
414 @samp{MEM_OFFSET (@var{x})} provides the offset if so.
416 @findex MEM_OFFSET
417 @item MEM_OFFSET (@var{x})
418 The offset from the start of @code{MEM_EXPR}.  The value is only valid if
419 @samp{MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})} is true.
421 @findex MEM_SIZE_KNOWN_P
422 @item MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})
423 True if the size of the memory reference is known.
424 @samp{MEM_SIZE (@var{x})} provides its size if so.
426 @findex MEM_SIZE
427 @item MEM_SIZE (@var{x})
428 The size in bytes of the memory reference.
429 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
430 the size is implied by the mode.  The value is only valid if
431 @samp{MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})} is true.
433 @findex MEM_ALIGN
434 @item MEM_ALIGN (@var{x})
435 The known alignment in bits of the memory reference.
437 @findex MEM_ADDR_SPACE
438 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
439 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
440 for the generic address space.
441 @end table
443 @item REG
444 @table @code
445 @findex ORIGINAL_REGNO
446 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
447 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
448 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
449 register number.
451 @findex REG_EXPR
452 @item REG_EXPR (@var{x})
453 If this register is known to hold the value of some user-level
454 declaration, this is that tree node.
456 @findex REG_OFFSET
457 @item REG_OFFSET (@var{x})
458 If this register is known to hold the value of some user-level
459 declaration, this is the offset into that logical storage.
460 @end table
462 @item SYMBOL_REF
463 @table @code
464 @findex SYMBOL_REF_DECL
465 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
466 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
467 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
468 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
469 and there is no associated front end symbol table entry.
471 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
472 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
473 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
474 front end symbol table entry.
476 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
477 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
478 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
479 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
481 @findex SYMBOL_REF_DATA
482 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
483 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
484 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
486 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
487 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
488 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
489 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
490 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
492 @table @code
493 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
494 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
495 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
496 Set if the symbol refers to a function.
498 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
499 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
500 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
501 Set if the symbol is local to this ``module''.
502 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
504 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
505 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
506 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
507 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
508 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
510 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
511 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
512 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
513 Set if the symbol is located in the small data section.
514 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
516 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
517 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
518 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
519 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
520 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
521 non-thread-local symbols.
523 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
524 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
525 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
526 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
527 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
529 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
530 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
531 @cindex @option{-fsection-anchors}
532 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
533 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
534 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
535 and that can be used to access nearby members of that block.
536 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
538 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
539 @end table
541 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
542 the target's use.
543 @end table
545 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
546 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
547 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
548 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
549 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
551 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
552 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
553 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
554 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
555 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
556 been given an offset within that block.
557 @end table
559 @node Flags
560 @section Flags in an RTL Expression
561 @cindex flags in RTL expression
563 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
564 that are used in certain types of expression.  Most often they
565 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
567 @table @code
568 @findex CROSSING_JUMP_P
569 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/j}
570 @item CROSSING_JUMP_P (@var{x})
571 Nonzero in a @code{jump_insn} if it crosses between hot and cold sections,
572 which could potentially be very far apart in the executable.  The presence
573 of this flag indicates to other optimizations that this branching instruction
574 should not be ``collapsed'' into a simpler branching construct.  It is used
575 when the optimization to partition basic blocks into hot and cold sections
576 is turned on.
578 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
579 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
580 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
581 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
582 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
583 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
584 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
585 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
586 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
587 perhaps with the help of base registers.
588 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
590 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
591 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
592 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
593 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
594 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
595 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
596 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
597 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
598 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
599 printed as @samp{/u}.
601 @findex INSN_DELETED_P
602 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
603 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
604 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
605 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
606 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/v}
607 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
608 @cindex @code{note} and @samp{/v}
609 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{jump_table_data}, @code{barrier}, and @code{note}
610 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
611 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
612 @code{jump_table_data}, @code{barrier}, or @code{note},
613 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
614 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
616 @findex INSN_FROM_TARGET_P
617 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
618 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
619 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
620 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
621 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
622 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
623 slot of a branch, indicates that the insn
624 is from the target of the branch.  If the branch insn has
625 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
626 the branch is taken.  For annulled branches with
627 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
628 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
629 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
630 field and printed as @samp{/s}.
632 @findex LABEL_PRESERVE_P
633 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
634 @cindex @code{note} and @samp{/i}
635 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
636 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
637 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
638 code or data not visible to the RTL of a given function.
639 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
640 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
642 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
643 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
644 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
645 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
646 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
647 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
648 a reference to a non-local label.
649 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
651 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
652 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
653 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
654 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
655 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
656 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
657 are already in a non-addressable component of an aggregate.
658 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
660 @findex MEM_VOLATILE_P
661 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
662 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
663 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
664 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
665 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
666 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
667 nonzero for volatile memory references.
668 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
670 @findex MEM_NOTRAP_P
671 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
672 @cindex @code{call}, in @code{mem}
673 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
674 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
675 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
677 @findex MEM_POINTER
678 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
679 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
680 @item MEM_POINTER (@var{x})
681 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
682 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
684 @findex MEM_READONLY_P
685 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
686 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
687 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
688 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
690 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
691 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
692 example of the later is a shared library's global offset table.  This
693 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
694 writable, but after control is transferred from the runtime loader to the
695 application, this memory will never be subsequently modified.
697 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
699 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
700 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
701 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
702 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
703 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
704 No other INSNs will be moved over it.
705 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
707 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
708 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
709 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
710 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
711 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
712 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
713 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
714 @samp{/i}.
716 @findex REG_POINTER
717 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
718 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
719 @item REG_POINTER (@var{x})
720 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
721 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
723 @findex REG_USERVAR_P
724 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
725 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
726 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
727 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
728 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
729 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
730 @samp{/v}.
732 The same hard register may be used also for collecting the values of
733 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
734 in this kind of use.
736 @findex RTL_CONST_CALL_P
737 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
738 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
739 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
740 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
741 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
742 @samp{/u}.
744 @findex RTL_PURE_CALL_P
745 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
746 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
747 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
748 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
749 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
750 @samp{/i}.
752 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
753 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
754 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
755 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
756 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
758 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
759 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
760 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
761 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
762 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
763 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
764 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
765 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
767 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
768 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
769 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
770 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
771 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
772 @cindex @code{set} and @samp{/f}
773 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
774 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
775 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
776 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
777 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
778 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
779 register to use in place of the frame pointer.
780 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
782 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
783 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
784 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
785 register is used that is near enough to the register save area, and the
786 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
787 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
788 instruction that sets this temporary register must be marked as
789 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
791 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
792 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
793 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
794 instruction.  This note should contain a simple expression of the
795 computation performed by this instruction, i.e., one that
796 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
798 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
799 prologues.
801 @findex SCHED_GROUP_P
802 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
803 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
804 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
805 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/s}
806 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn} and @code{jump_table_data}
807 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
808 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn},
809 @code{jump_insn} or @code{jump_table_data}, indicates that the
810 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
811 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
812 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
813 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
814 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
816 @findex SET_IS_RETURN_P
817 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
818 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
819 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
820 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
821 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
823 @findex SIBLING_CALL_P
824 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
825 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
826 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
827 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
828 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
830 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
831 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
832 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
833 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
834 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
835 string constant pool.
836 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
838 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
839 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
840 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
841 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
842 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
843 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
844 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
845 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
846 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
847 Stored in the @code{unchanging}
848 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
849 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
850 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
852 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
853 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
854 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
855 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
856 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
857 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
858 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
859 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
860 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
861 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
863 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
864 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
865 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
866 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
867 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
868 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
869 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
870 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
871 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
872 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
873 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
874 printed as @samp{/s}.
876 @findex SYMBOL_REF_USED
877 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
878 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
879 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
880 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
881 once.  Stored in the @code{used} field.
883 @findex SYMBOL_REF_WEAK
884 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
885 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
886 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
887 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
888 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
890 @findex SYMBOL_REF_FLAG
891 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
892 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
893 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
894 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
895 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
897 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
898 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
899 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
900 @end table
902 These are the fields to which the above macros refer:
904 @table @code
905 @findex call
906 @cindex @samp{/c} in RTL dump
907 @item call
908 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
910 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
911 infinite loop.
913 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
915 @findex frame_related
916 @cindex @samp{/f} in RTL dump
917 @item frame_related
918 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
919 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
920 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
921 frame pointer.
923 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
925 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
927 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
928 this function's string constant pool.
930 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
932 @findex in_struct
933 @cindex @samp{/s} in RTL dump
934 @item in_struct
935 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
936 contained within the test expression of some loop.
938 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
939 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
941 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
942 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
943 was found.
945 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
946 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
947 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
948 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
950 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
951 dead code.
953 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
954 delay slot of a branch,
955 1 means that this insn is from the target of the branch.
957 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
958 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
960 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
962 @findex return_val
963 @cindex @samp{/i} in RTL dump
964 @item return_val
965 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
966 the value to be returned by the current function.  On
967 machines that pass parameters in registers, the same register number
968 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
969 uses.
971 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
973 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
975 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
977 @findex jump
978 @cindex @samp{/j} in RTL dump
979 @item jump
980 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
981 mem unchanged when we access a component.
983 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
985 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
987 In a @code{jump_insn}, 1 means it is a crossing jump.
989 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
991 @findex unchanging
992 @cindex @samp{/u} in RTL dump
993 @item unchanging
994 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
995 that the value of the expression never changes.
997 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
998 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
1000 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
1001 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
1003 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
1004 something in the per-function constant pool.
1006 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
1007 function.
1009 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
1011 @findex used
1012 @item used
1013 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1014 generation for a function, to count the number of times an expression
1015 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1016 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1018 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1019 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1020 renumbered once.
1022 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1023 the symbol has already been written.
1025 @findex volatil
1026 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1027 @item volatil
1028 @cindex volatile memory references
1029 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1030 expression, it is 1 if the memory
1031 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1032 reordered or combined.
1034 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1035 purposes.
1037 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1038 0 indicates an internal compiler temporary.
1040 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1042 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1043 to a non-local label.
1045 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1046 scheduling barrier.
1048 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1049 @end table
1051 @node Machine Modes
1052 @section Machine Modes
1053 @cindex machine modes
1055 @findex machine_mode
1056 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1057 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1058 type, @code{machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1059 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1060 expressions (declarations and types, to be precise).
1062 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1063 expression is written after the expression code with a colon to separate
1064 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1065 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1066 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1067 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1069 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1070 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1072 @table @code
1073 @findex BImode
1074 @item BImode
1075 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1077 @findex QImode
1078 @item QImode
1079 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1081 @findex HImode
1082 @item HImode
1083 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1085 @findex PSImode
1086 @item PSImode
1087 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1088 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1089 this is the right mode to use for pointers.
1091 @findex SImode
1092 @item SImode
1093 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1095 @findex PDImode
1096 @item PDImode
1097 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1098 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1099 this is the right mode to use for certain pointers.
1101 @findex DImode
1102 @item DImode
1103 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1105 @findex TImode
1106 @item TImode
1107 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1109 @findex OImode
1110 @item OImode
1111 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1113 @findex XImode
1114 @item XImode
1115 ``Hexadeca Integer'' (?) mode represents a sixty-four-byte integer.
1117 @findex QFmode
1118 @item QFmode
1119 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1120 floating point number.
1122 @findex HFmode
1123 @item HFmode
1124 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1125 point number.
1127 @findex TQFmode
1128 @item TQFmode
1129 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1130 (three byte) floating point number.
1132 @findex SFmode
1133 @item SFmode
1134 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1135 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1136 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1137 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1138 single-precision VAX and IBM types.
1140 @findex DFmode
1141 @item DFmode
1142 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1143 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1144 this is a double-precision IEEE floating point number.
1146 @findex XFmode
1147 @item XFmode
1148 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1149 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1150 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1151 to sixteen; this mode is used for either.
1153 @findex SDmode
1154 @item SDmode
1155 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1156 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1157 point).
1159 @findex DDmode
1160 @item DDmode
1161 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1162 floating point number.
1164 @findex TDmode
1165 @item TDmode
1166 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1167 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1169 @findex TFmode
1170 @item TFmode
1171 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1172 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1173 IEEE quad-precision format.
1175 @findex QQmode
1176 @item QQmode
1177 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1178 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1180 @findex HQmode
1181 @item HQmode
1182 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1183 The default format is ``s.15''.
1185 @findex SQmode
1186 @item SQmode
1187 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1188 The default format is ``s.31''.
1190 @findex DQmode
1191 @item DQmode
1192 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1193 The default format is ``s.63''.
1195 @findex TQmode
1196 @item TQmode
1197 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1198 The default format is ``s.127''.
1200 @findex UQQmode
1201 @item UQQmode
1202 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1203 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1205 @findex UHQmode
1206 @item UHQmode
1207 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1208 number.  The default format is ``.16''.
1210 @findex USQmode
1211 @item USQmode
1212 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1213 number.  The default format is ``.32''.
1215 @findex UDQmode
1216 @item UDQmode
1217 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1218 fractional number.  The default format is ``.64''.
1220 @findex UTQmode
1221 @item UTQmode
1222 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1223 fractional number.  The default format is ``.128''.
1225 @findex HAmode
1226 @item HAmode
1227 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1228 The default format is ``s8.7''.
1230 @findex SAmode
1231 @item SAmode
1232 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1233 The default format is ``s16.15''.
1235 @findex DAmode
1236 @item DAmode
1237 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1238 The default format is ``s32.31''.
1240 @findex TAmode
1241 @item TAmode
1242 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1243 The default format is ``s64.63''.
1245 @findex UHAmode
1246 @item UHAmode
1247 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1248 The default format is ``8.8''.
1250 @findex USAmode
1251 @item USAmode
1252 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1253 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1255 @findex UDAmode
1256 @item UDAmode
1257 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1258 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1260 @findex UTAmode
1261 @item UTAmode
1262 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1263 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1265 @findex CCmode
1266 @item CCmode
1267 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1268 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1269 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1270 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1271 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1273 @findex BLKmode
1274 @item BLKmode
1275 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1276 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1277 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1278 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1280 @findex VOIDmode
1281 @item VOIDmode
1282 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1283 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1284 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1285 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1286 the absence of any mode.
1288 @findex QCmode
1289 @findex HCmode
1290 @findex SCmode
1291 @findex DCmode
1292 @findex XCmode
1293 @findex TCmode
1294 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1295 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1296 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1297 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1298 @code{TFmode}, respectively.
1300 @findex CQImode
1301 @findex CHImode
1302 @findex CSImode
1303 @findex CDImode
1304 @findex CTImode
1305 @findex COImode
1306 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1307 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1308 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1309 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1310 respectively.
1312 @findex BND32mode
1313 @findex BND64mode
1314 @item BND32mode BND64mode
1315 These modes stand for bounds for pointer of 32 and 64 bit size respectively.
1316 Mode size is double pointer mode size.
1317 @end table
1319 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1320 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1321 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1323 The only modes which a machine description @i{must} support are
1324 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1325 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1326 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1327 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1328 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1329 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1330 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1332 @cindex mode classes
1333 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1334 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1335 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1336 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1337 mode classes are:
1339 @table @code
1340 @findex MODE_INT
1341 @item MODE_INT
1342 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1343 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1344 @code{OImode}.
1346 @findex MODE_PARTIAL_INT
1347 @item MODE_PARTIAL_INT
1348 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1349 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1351 @findex MODE_FLOAT
1352 @item MODE_FLOAT
1353 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1354 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1355 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1357 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1358 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1359 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1360 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1362 @findex MODE_FRACT
1363 @item MODE_FRACT
1364 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1365 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1367 @findex MODE_UFRACT
1368 @item MODE_UFRACT
1369 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1370 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1372 @findex MODE_ACCUM
1373 @item MODE_ACCUM
1374 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1375 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1377 @findex MODE_UACCUM
1378 @item MODE_UACCUM
1379 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1380 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1382 @findex MODE_COMPLEX_INT
1383 @item MODE_COMPLEX_INT
1384 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1386 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1387 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1388 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1389 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1390 @code{TCmode}.
1392 @findex MODE_FUNCTION
1393 @item MODE_FUNCTION
1394 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1395 (These are not currently implemented).
1397 @findex MODE_CC
1398 @item MODE_CC
1399 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1400 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1401 @xref{Jump Patterns},
1402 also see @ref{Condition Code}.
1404 @findex MODE_POINTER_BOUNDS
1405 @item MODE_POINTER_BOUNDS
1406 Pointer bounds modes.  Used to represent values of pointer bounds type.
1407 Operations in these modes may be executed as NOPs depending on hardware
1408 features and environment setup.
1410 @findex MODE_RANDOM
1411 @item MODE_RANDOM
1412 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1413 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1414 @code{MODE_RANDOM}.
1415 @end table
1417 Here are some C macros that relate to machine modes:
1419 @table @code
1420 @findex GET_MODE
1421 @item GET_MODE (@var{x})
1422 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1424 @findex PUT_MODE
1425 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1426 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1428 @findex NUM_MACHINE_MODES
1429 @item NUM_MACHINE_MODES
1430 Stands for the number of machine modes available on the target
1431 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1432 machine mode.
1434 @findex GET_MODE_NAME
1435 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1436 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1438 @findex GET_MODE_CLASS
1439 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1440 Returns the mode class of mode @var{m}.
1442 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1443 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1444 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1445 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1447 @findex GET_MODE_SIZE
1448 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1449 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1451 @findex GET_MODE_BITSIZE
1452 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1453 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1455 @findex GET_MODE_IBIT
1456 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1457 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1459 @findex GET_MODE_FBIT
1460 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1461 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1463 @findex GET_MODE_MASK
1464 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1465 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1466 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1467 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1469 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1470 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1471 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1473 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1474 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1475 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1476 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1477 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1478 part.
1480 @findex GET_MODE_NUNITS
1481 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1482 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1483 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1485 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1486 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1487 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1488 @end table
1490 The following 3 variables are defined on every target.   They can be
1491 used to allocate buffers that are guaranteed to be large enough to
1492 hold any value that can be represented on the target.   The first two
1493 can be overridden by defining them in the target's mode.def file,
1494 however, the value must be a constant that can determined very early
1495 in the compilation process.   The third symbol cannot be overridden.
1497 @table @code
1498 @findex BITS_PER_UNIT
1499 @item BITS_PER_UNIT
1500 The number of bits in an addressable storage unit (byte).  If you do
1501 not define this, the default is 8.
1503 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1504 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1505 The maximum bitsize of any mode that is used in integer math.  This
1506 should be overridden by the target if it uses large integers as
1507 containers for larger vectors but otherwise never uses the contents to
1508 compute integer values.
1510 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1511 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1512 The bitsize of the largest mode on the target.   
1513 @end table
1515 @findex byte_mode
1516 @findex word_mode
1517 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1518 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1519 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1520 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1522 @node Constants
1523 @section Constant Expression Types
1524 @cindex RTL constants
1525 @cindex RTL constant expression types
1527 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1529 @table @code
1530 @findex const_int
1531 @item (const_int @var{i})
1532 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1533 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1534 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1536 Constants generated for modes with fewer bits than in
1537 @code{HOST_WIDE_INT} must be sign extended to full width (e.g., with
1538 @code{gen_int_mode}).  For constants for modes with more bits than in
1539 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1540 copies of the top bit.  Note however that values are neither
1541 inherently signed nor inherently unsigned; where necessary, signedness
1542 is determined by the rtl operation instead.
1544 @findex const0_rtx
1545 @findex const1_rtx
1546 @findex const2_rtx
1547 @findex constm1_rtx
1548 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1549 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1550 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1551 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1552 only expression for integer value negative one is found in
1553 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1554 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1555 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1556 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1558 @findex const_true_rtx
1559 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1560 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1561 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1562 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1563 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1564 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1566 @findex const_double
1567 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1568 This represents either a floating-point constant of mode @var{m} or
1569 (on older ports that do not define
1570 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT}) an integer constant too large to fit
1571 into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT} bits but small enough to fit within
1572 twice that number of bits.  In the latter case, @var{m} will be
1573 @code{VOIDmode}.  For integral values constants for modes with more
1574 bits than twice the number in @code{HOST_WIDE_INT} the implied high
1575 order bits of that constant are copies of the top bit of
1576 @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.  Note however that integral values are
1577 neither inherently signed nor inherently unsigned; where necessary,
1578 signedness is determined by the rtl operation instead.
1580 On more modern ports, @code{CONST_DOUBLE} only represents floating
1581 point values.  New ports define @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to
1582 make this designation.
1584 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1585 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1586 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1587 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1589 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1590 the number of integers used to store the value depends on the size of
1591 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1592 represent a floating point number, but not precisely in the target
1593 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1594 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1595 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1597 @findex CONST_WIDE_INT
1598 @item (const_wide_int:@var{m} @var{nunits} @var{elt0} @dots{})
1599 This contains an array of @code{HOST_WIDE_INT}s that is large enough
1600 to hold any constant that can be represented on the target.  This form
1601 of rtl is only used on targets that define
1602 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to be nonzero and then
1603 @code{CONST_DOUBLE}s are only used to hold floating-point values.  If
1604 the target leaves @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} defined as 0,
1605 @code{CONST_WIDE_INT}s are not used and @code{CONST_DOUBLE}s are as
1606 they were before.
1608 The values are stored in a compressed format.  The higher-order
1609 0s or -1s are not represented if they are just the logical sign
1610 extension of the number that is represented.
1612 @findex CONST_WIDE_INT_VEC
1613 @item CONST_WIDE_INT_VEC (@var{code})
1614 Returns the entire array of @code{HOST_WIDE_INT}s that are used to
1615 store the value.  This macro should be rarely used.
1617 @findex CONST_WIDE_INT_NUNITS
1618 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code})
1619 The number of @code{HOST_WIDE_INT}s used to represent the number.
1620 Note that this generally is smaller than the number of
1621 @code{HOST_WIDE_INT}s implied by the mode size.
1623 @findex CONST_WIDE_INT_ELT
1624 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code},@var{i})
1625 Returns the @code{i}th element of the array.   Element 0 is contains
1626 the low order bits of the constant.
1628 @findex const_fixed
1629 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1630 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1631 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1632 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1633 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1634 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1636 @findex const_poly_int
1637 @item (const_poly_int:@var{m} [@var{c0} @var{c1} @dots{}])
1638 Represents a @code{poly_int}-style polynomial integer with coefficients
1639 @var{c0}, @var{c1}, @dots{}.  The coefficients are @code{wide_int}-based
1640 integers rather than rtxes.  @code{CONST_POLY_INT_COEFFS} gives the
1641 values of individual coefficients (which is mostly only useful in
1642 low-level routines) and @code{const_poly_int_value} gives the full
1643 @code{poly_int} value.
1645 @findex const_vector
1646 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1647 Represents a vector constant.  The values in square brackets are
1648 elements of the vector, which are always @code{const_int},
1649 @code{const_wide_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed}
1650 expressions.
1652 Each vector constant @var{v} is treated as a specific instance of an
1653 arbitrary-length sequence that itself contains
1654 @samp{CONST_VECTOR_NPATTERNS (@var{v})} interleaved patterns.  Each
1655 pattern has the form:
1657 @smallexample
1658 @{ @var{base0}, @var{base1}, @var{base1} + @var{step}, @var{base1} + @var{step} * 2, @dots{} @}
1659 @end smallexample
1661 The first three elements in each pattern are enough to determine the
1662 values of the other elements.  However, if all @var{step}s are zero,
1663 only the first two elements are needed.  If in addition each @var{base1}
1664 is equal to the corresponding @var{base0}, only the first element in
1665 each pattern is needed.  The number of determining elements per pattern
1666 is given by @samp{CONST_VECTOR_NELTS_PER_PATTERN (@var{v})}.
1668 For example, the constant:
1670 @smallexample
1671 @{ 0, 1, 2, 6, 3, 8, 4, 10, 5, 12, 6, 14, 7, 16, 8, 18 @}
1672 @end smallexample
1674 is interpreted as an interleaving of the sequences:
1676 @smallexample
1677 @{ 0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 @}
1678 @{ 1, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 @}
1679 @end smallexample
1681 where the sequences are represented by the following patterns:
1683 @smallexample
1684 @var{base0} == 0, @var{base1} == 2, @var{step} == 1
1685 @var{base0} == 1, @var{base1} == 6, @var{step} == 2
1686 @end smallexample
1688 In this case:
1690 @smallexample
1691 CONST_VECTOR_NPATTERNS (@var{v}) == 2
1692 CONST_VECTOR_NELTS_PER_PATTERN (@var{v}) == 3
1693 @end smallexample
1695 Thus the first 6 elements (@samp{@{ 0, 1, 2, 6, 3, 8 @}}) are enough
1696 to determine the whole sequence; we refer to them as the ``encoded''
1697 elements.  They are the only elements present in the square brackets
1698 for variable-length @code{const_vector}s (i.e. for
1699 @code{const_vector}s whose mode @var{m} has a variable number of
1700 elements).  However, as a convenience to code that needs to handle
1701 both @code{const_vector}s and @code{parallel}s, all elements are
1702 present in the square brackets for fixed-length @code{const_vector}s;
1703 the encoding scheme simply reduces the amount of work involved in
1704 processing constants that follow a regular pattern.
1706 Sometimes this scheme can create two possible encodings of the same
1707 vector.  For example @{ 0, 1 @} could be seen as two patterns with
1708 one element each or one pattern with two elements (@var{base0} and
1709 @var{base1}).  The canonical encoding is always the one with the
1710 fewest patterns or (if both encodings have the same number of
1711 petterns) the one with the fewest encoded elements.
1713 @samp{const_vector_encoding_nelts (@var{v})} gives the total number of
1714 encoded elements in @var{v}, which is 6 in the example above.
1715 @code{CONST_VECTOR_ENCODED_ELT (@var{v}, @var{i})} accesses the value
1716 of encoded element @var{i}.
1718 @samp{CONST_VECTOR_DUPLICATE_P (@var{v})} is true if @var{v} simply contains
1719 repeated instances of @samp{CONST_VECTOR_NPATTERNS (@var{v})} values.  This is
1720 a shorthand for testing @samp{CONST_VECTOR_NELTS_PER_PATTERN (@var{v}) == 1}.
1722 @samp{CONST_VECTOR_STEPPED_P (@var{v})} is true if at least one
1723 pattern in @var{v} has a nonzero step.  This is a shorthand for
1724 testing @samp{CONST_VECTOR_NELTS_PER_PATTERN (@var{v}) == 3}.
1726 @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})} gives the total number of elements
1727 in @var{v}; it is a shorthand for getting the number of units in
1728 @samp{GET_MODE (@var{v})}.
1730 The utility function @code{const_vector_elt} gives the value of an
1731 arbitrary element as an @code{rtx}.  @code{const_vector_int_elt} gives
1732 the same value as a @code{wide_int}.
1734 @findex const_string
1735 @item (const_string @var{str})
1736 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1737 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1738 strings in C are placed in memory.
1740 @findex symbol_ref
1741 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1742 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1743 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1744 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1745 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1746 with @samp{_}.
1748 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1749 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1751 @findex label_ref
1752 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1753 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1754 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1755 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1756 sequence to identify the place where the label should go.
1758 The reason for using a distinct expression type for code label
1759 references is so that jump optimization can distinguish them.
1761 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1762 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1764 @findex const
1765 @item (const:@var{m} @var{exp})
1766 Wraps an rtx computation @var{exp} whose inputs and result do not
1767 change during the execution of a thread.  There are two valid uses.
1768 The first is to represent a global or thread-local address calculation.
1769 In this case @var{exp} should contain @code{const_int},
1770 @code{symbol_ref}, @code{label_ref} or @code{unspec} expressions,
1771 combined with @code{plus} and @code{minus}.  Any such @code{unspec}s
1772 are target-specific and typically represent some form of relocation
1773 operator.  @var{m} should be a valid address mode.
1775 The second use of @code{const} is to wrap a vector operation.
1776 In this case @var{exp} must be a @code{vec_duplicate} or
1777 @code{vec_series} expression.
1779 @findex high
1780 @item (high:@var{m} @var{exp})
1781 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1782 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1783 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1784 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1785 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1786 reference a global memory location.
1788 @var{m} should be @code{Pmode}.
1789 @end table
1791 @findex CONST0_RTX
1792 @findex CONST1_RTX
1793 @findex CONST2_RTX
1794 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1795 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1796 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1797 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1798 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1799 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1800 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1801 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1802 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1803 for vector modes.
1805 @node Regs and Memory
1806 @section Registers and Memory
1807 @cindex RTL register expressions
1808 @cindex RTL memory expressions
1810 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1811 registers and to main memory.
1813 @table @code
1814 @findex reg
1815 @cindex hard registers
1816 @cindex pseudo registers
1817 @item (reg:@var{m} @var{n})
1818 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1819 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1820 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1821 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1822 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1823 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1824 registers or into memory references.
1826 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1827 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1828 For example, a register may contain a full word but there may be
1829 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1830 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1831 various precisions.
1833 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1834 the mode must always be specified.
1836 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1837 description, since the number of hard registers on the machine is an
1838 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1839 all of the machine registers must be general registers.  All the
1840 machine registers that can be used for storage of data are given
1841 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1842 instructions or can hold only certain types of data.
1844 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1845 function, but each pseudo register is given a natural mode
1846 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1847 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1848 expression is used.
1850 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1851 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1852 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1853 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1854 with the specified one.
1856 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1857 represented by a unique @code{reg} expression.
1859 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1860 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1861 Some pseudo register numbers, those within the range of
1862 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1863 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1864 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1865 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1866 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1868 @table @code
1869 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1870 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1871 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1872 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1873 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1874 registers.
1876 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1877 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1878 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1879 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1880 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1882 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1883 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1884 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1885 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1886 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1887 to the first variable on the stack.
1889 @cindex @code{TARGET_STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1890 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1891 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1892 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1893 @code{TARGET_STARTING_FRAME_OFFSET}.
1895 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1896 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1897 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1898 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1899 memory desired.
1901 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1902 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1903 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1904 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1906 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1907 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1908 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1909 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1910 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1912 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1913 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1914 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1915 @end table
1917 @findex subreg
1918 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1920 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1921 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1922 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1924 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1925 operate on it in a different mode, the register must be
1926 enclosed in a @code{subreg}.
1928 There are currently three supported types for the first operand of a
1929 @code{subreg}:
1930 @itemize
1931 @item pseudo registers
1932 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1933 @code{reg}s as their first operand.
1935 @item mem
1936 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1937 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1938 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1939 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1940 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1941 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1942 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1943 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1944 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1945 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1946 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1947 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1949 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1950 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1951 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1952 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1953 supported in the future.
1955 @item hard registers
1956 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1957 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1958 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1960 @end itemize
1962 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1963 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1965 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1966 usage and rules:
1968 @table @asis
1969 @item Paradoxical subregs
1970 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1971 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1972 class of @code{subreg} is:
1974 @smallexample
1975 paradoxical_subreg_p (@var{m1}, @var{m2})
1976 @end smallexample
1978 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1979 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1980 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1981 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1982 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1983 defined.
1985 The high-order bits of rvalues are defined in the following circumstances:
1987 @itemize
1988 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1989 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1990 can control how the high-order bits are defined.
1992 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1993 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1994 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1995 Such subregs usually represent local variables, register variables
1996 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1998 @end itemize
2000 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
2001 big-endian targets.
2003 For example, the paradoxical @code{subreg}:
2005 @smallexample
2006 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
2007 @end smallexample
2009 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
2010 2 bytes.  A subsequent:
2012 @smallexample
2013 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
2014 @end smallexample
2016 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
2017 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
2018 false.
2020 @item Normal subregs
2021 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
2022 expression is called @dfn{normal}.
2024 @findex REGMODE_NATURAL_SIZE
2025 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
2026 @var{reg}.  For this purpose, @var{reg} is divided into
2027 individually-addressable blocks in which each block has:
2029 @smallexample
2030 REGMODE_NATURAL_SIZE (@var{m2})
2031 @end smallexample
2033 bytes.  Usually the value is @code{UNITS_PER_WORD}; that is,
2034 most targets usually treat each word of a register as being
2035 independently addressable.
2037 There are two types of normal @code{subreg}.  If @var{m1} is known
2038 to be no bigger than a block, the @code{subreg} refers to the
2039 least-significant part (or @dfn{lowpart}) of one block of @var{reg}.
2040 If @var{m1} is known to be larger than a block, the @code{subreg} refers
2041 to two or more complete blocks.
2043 When used as an lvalue, @code{subreg} is a block-based accessor.
2044 Storing to a @code{subreg} modifies all the blocks of @var{reg} that
2045 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other blocks of @var{reg}
2046 alone.
2048 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a block,
2049 the other bits of the referenced block are usually left in an undefined
2050 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
2051 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
2052 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
2053 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
2055 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
2056 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
2057 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
2058 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
2060 @itemize
2061 @item
2062 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
2063 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
2064 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
2065 significant word.
2067 @item
2068 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
2069 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
2070 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
2071 significant byte within a word.
2072 @end itemize
2074 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
2075 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
2076 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
2077 floating point values as if they had the same endianness as integer
2078 values.  This works because they handle them solely as a collection of
2079 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
2080 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
2082 Thus,
2084 @smallexample
2085 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
2086 @end smallexample
2088 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
2090 @smallexample
2091 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
2092 @end smallexample
2094 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
2095 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
2097 Note that the byte offset is a polynomial integer; it may not be a
2098 compile-time constant on targets with variable-sized modes.  However,
2099 the restrictions above mean that there are only a certain set of
2100 acceptable offsets for a given combination of @var{m1} and @var{m2}.
2101 The compiler can always tell which blocks a valid subreg occupies, and
2102 whether the subreg is a lowpart of a block.
2104 @end table
2106 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
2107 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
2108 number of undefined bits.  For example:
2110 @smallexample
2111 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
2112 @end smallexample
2114 @findex REGMODE_NATURAL_SIZE
2115 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
2116 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
2117 defined.  If we assume @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (DImode) <= 4},
2118 then the following two @code{subreg}s:
2120 @smallexample
2121 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
2122 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
2123 @end smallexample
2125 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
2126 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
2127 of undefined bits.
2129 If @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (PSImode) <= 2} then these two @code{subreg}s:
2131 @smallexample
2132 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
2133 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
2134 @end smallexample
2136 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
2137 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
2138 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
2139 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
2141 @smallexample
2142 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
2143 @end smallexample
2145 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
2146 value @samp{(reg:HI 4)}.
2148 @cindex @code{TARGET_CAN_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
2149 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
2150 If the semantics are not correct for particular combinations of
2151 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
2152 must ensure that those combinations are never used.  For example:
2154 @smallexample
2155 TARGET_CAN_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
2156 @end smallexample
2158 must be false for every class @var{class} that includes @var{reg}.
2160 GCC must be able to determine at compile time whether a subreg is
2161 paradoxical, whether it occupies a whole number of blocks, or whether
2162 it is a lowpart of a block.  This means that certain combinations of
2163 variable-sized mode are not permitted.  For example, if @var{m2}
2164 holds @var{n} @code{SI} values, where @var{n} is greater than zero,
2165 it is not possible to form a @code{DI} @code{subreg} of it; such a
2166 @code{subreg} would be paradoxical when @var{n} is 1 but not when
2167 @var{n} is greater than 1.
2169 @findex SUBREG_REG
2170 @findex SUBREG_BYTE
2171 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
2172 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
2173 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
2175 It has been several years since a platform in which
2176 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
2177 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
2178 may be confronted with code rot.
2180 @findex scratch
2181 @cindex scratch operands
2182 @item (scratch:@var{m})
2183 This represents a scratch register that will be required for the
2184 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
2185 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
2186 the reload pass.
2188 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
2189 (@pxref{Side Effects}).
2191 @findex cc0
2192 @cindex condition code register
2193 @item (cc0)
2194 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2195 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2197 @itemize @bullet
2198 @item
2199 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2200 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2202 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2203 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2204 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2205 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2207 @item
2208 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2209 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2210 which comparison instructions must specify the condition to test.
2212 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2213 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2214 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2215 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2216 @end itemize
2218 @findex cc0_rtx
2219 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2220 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2221 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2223 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2224 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2225 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2226 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2227 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2228 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2229 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2230 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2232 On some machines, the condition code register is given a register number
2233 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2234 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2235 condition code.  Other machines store condition codes in general
2236 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2238 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2239 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2240 condition code.  This is best handled by normally generating the
2241 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2242 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2243 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2244 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2246 @findex pc
2247 @item (pc)
2248 @cindex program counter
2249 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2250 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2251 certain specific contexts in jump instructions.
2253 @findex pc_rtx
2254 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2255 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2256 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2258 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2259 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2261 @findex mem
2262 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2263 This RTX represents a reference to main memory at an address
2264 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2265 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2266 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2267 reference the same memory address.
2269 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2270 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2271 stack deallocation patterns.
2273 @findex concat
2274 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2275 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2276 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2277 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2278 ordinary insn chain.
2280 @findex concatn
2281 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2282 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2283 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2284 declarations, and not in the insn chain.
2285 @end table
2287 @node Arithmetic
2288 @section RTL Expressions for Arithmetic
2289 @cindex arithmetic, in RTL
2290 @cindex math, in RTL
2291 @cindex RTL expressions for arithmetic
2293 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2294 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2295 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2296 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2298 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2299 second operand.
2301 @table @code
2302 @findex plus
2303 @findex ss_plus
2304 @findex us_plus
2305 @cindex RTL sum
2306 @cindex RTL addition
2307 @cindex RTL addition with signed saturation
2308 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2309 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2310 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2311 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2313 These three expressions all represent the sum of the values
2314 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2315 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2316 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2317 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2318 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2320 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2322 @findex lo_sum
2323 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2325 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2326 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2327 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2328 to reference a global memory location.
2330 The number of low order bits is machine-dependent but is
2331 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2332 bits set by @code{high}.
2334 @var{m} should be @code{Pmode}.
2336 @findex minus
2337 @findex ss_minus
2338 @findex us_minus
2339 @cindex RTL difference
2340 @cindex RTL subtraction
2341 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2342 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2343 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2344 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2345 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2347 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2348 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2349 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2351 @findex compare
2352 @cindex RTL comparison
2353 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2354 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2355 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2356 infinite precision.
2358 Of course, machines cannot really subtract with infinite precision.
2359 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2360 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2361 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2362 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2363 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2365 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2366 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2367 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2368 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2369 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2370 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2371 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2372 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2373 this information.
2375 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2376 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2377 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2378 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2379 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2380 be @code{VOIDmode}.
2382 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2383 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2385 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2386 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2387 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2388 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2389 still known.
2391 @findex neg
2392 @findex ss_neg
2393 @findex us_neg
2394 @cindex negation
2395 @cindex negation with signed saturation
2396 @cindex negation with unsigned saturation
2397 @item (neg:@var{m} @var{x})
2398 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2399 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2400 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2401 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2402 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2403 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2404 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2405 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2406 maximum or minimum signed or unsigned value.
2408 @findex mult
2409 @findex ss_mult
2410 @findex us_mult
2411 @cindex multiplication
2412 @cindex product
2413 @cindex multiplication with signed saturation
2414 @cindex multiplication with unsigned saturation
2415 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2416 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2417 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2418 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2419 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2420 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2421 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2423 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2424 than the operands.  Write the pattern for this as
2426 @smallexample
2427 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2428 @end smallexample
2430 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2431 not be the same.
2433 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2434 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2436 @findex fma
2437 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2438 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2439 functions, which compute @samp{@var{x} * @var{y} + @var{z}}
2440 without doing an intermediate rounding step.
2442 @findex div
2443 @findex ss_div
2444 @cindex division
2445 @cindex signed division
2446 @cindex signed division with signed saturation
2447 @cindex quotient
2448 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2449 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2450 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2451 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2452 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2453 quotient.
2454 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2455 or minimum signed value.
2457 Some machines have division instructions in which the operands and
2458 quotient widths are not all the same; you should represent
2459 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2461 @smallexample
2462 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2463 @end smallexample
2465 @findex udiv
2466 @cindex unsigned division
2467 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2468 @cindex division
2469 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2470 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2471 Like @code{div} but represents unsigned division.
2472 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2473 or minimum unsigned value.
2475 @findex mod
2476 @findex umod
2477 @cindex remainder
2478 @cindex division
2479 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2480 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2481 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2482 the quotient.
2484 @findex smin
2485 @findex smax
2486 @cindex signed minimum
2487 @cindex signed maximum
2488 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2489 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2490 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2491 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2492 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2493 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2494 is returned as the result.
2496 @findex umin
2497 @findex umax
2498 @cindex unsigned minimum and maximum
2499 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2500 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2501 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2502 integers.
2504 @findex not
2505 @cindex complement, bitwise
2506 @cindex bitwise complement
2507 @item (not:@var{m} @var{x})
2508 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2509 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2511 @findex and
2512 @cindex logical-and, bitwise
2513 @cindex bitwise logical-and
2514 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2515 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2516 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2517 a fixed-point machine mode.
2519 @findex ior
2520 @cindex inclusive-or, bitwise
2521 @cindex bitwise inclusive-or
2522 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2523 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2524 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2525 fixed-point mode.
2527 @findex xor
2528 @cindex exclusive-or, bitwise
2529 @cindex bitwise exclusive-or
2530 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2531 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2532 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2533 fixed-point mode.
2535 @findex ashift
2536 @findex ss_ashift
2537 @findex us_ashift
2538 @cindex left shift
2539 @cindex shift
2540 @cindex arithmetic shift
2541 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2542 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2543 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2544 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2545 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2546 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2547 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2548 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2549 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2550 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2551 shifted out differs from the final sign bit.
2553 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2554 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2555 mode is determined by the mode called for in the machine description
2556 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2557 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2559 @findex lshiftrt
2560 @cindex right shift
2561 @findex ashiftrt
2562 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2563 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2564 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2565 these two operations are distinct.
2567 @findex rotate
2568 @cindex rotate
2569 @cindex left rotate
2570 @findex rotatert
2571 @cindex right rotate
2572 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2573 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2574 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2575 use @code{rotate}.
2577 @findex abs
2578 @findex ss_abs
2579 @cindex absolute value
2580 @item (abs:@var{m} @var{x})
2581 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2582 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2583 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2584 maximum signed value.
2587 @findex sqrt
2588 @cindex square root
2589 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2590 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2591 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2593 @findex ffs
2594 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2595 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2596 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2597 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2598 or @code{VOIDmode}.
2600 @findex clrsb
2601 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2602 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2603 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2604 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2605 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2606 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2608 @findex clz
2609 @item (clz:@var{m} @var{x})
2610 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2611 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2612 If @var{x} is zero, the value is determined by
2613 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2614 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2615 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2617 @findex ctz
2618 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2619 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2620 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2621 If @var{x} is zero, the value is determined by
2622 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2623 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2624 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2626 @findex popcount
2627 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2628 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2629 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2631 @findex parity
2632 @item (parity:@var{m} @var{x})
2633 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2634 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2635 @code{VOIDmode}.
2637 @findex bswap
2638 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2639 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2640 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2641 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2642 @end table
2644 @node Comparisons
2645 @section Comparison Operations
2646 @cindex RTL comparison operations
2648 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2649 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2650 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2651 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2652 whose results have a `MODE_INT' mode,
2653 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2654 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2655 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2656 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2657 that return vector results.
2658 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2659 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2660 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2661 @code{VOIDmode}.
2663 @cindex condition codes
2664 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2665 comparison operators may be used to compare the condition codes
2666 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2667 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2668 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2669 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2670 code; only @code{note} insns may separate them.
2672 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2673 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2674 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2675 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2676 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2677 constant folding.
2679 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2680 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2681 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2682 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2683 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2684 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2686 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2687 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2688 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2689 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2690 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2691 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2693 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2694 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2696 @table @code
2697 @findex eq
2698 @cindex equal
2699 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2700 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2701 are equal, otherwise 0.
2703 @findex ne
2704 @cindex not equal
2705 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2706 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2707 are not equal, otherwise 0.
2709 @findex gt
2710 @cindex greater than
2711 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2712 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2713 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2715 @findex gtu
2716 @cindex greater than
2717 @cindex unsigned greater than
2718 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2719 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2721 @findex lt
2722 @cindex less than
2723 @findex ltu
2724 @cindex unsigned less than
2725 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2726 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2727 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2729 @findex ge
2730 @cindex greater than
2731 @findex geu
2732 @cindex unsigned greater than
2733 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2734 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2735 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2737 @findex le
2738 @cindex less than or equal
2739 @findex leu
2740 @cindex unsigned less than
2741 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2742 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2743 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2745 @findex if_then_else
2746 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2747 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2748 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2749 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2750 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2751 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2753 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2754 to express conditional jumps.
2756 @findex cond
2757 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2758 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2759 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2760 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2761 none of the tests are nonzero expressions.
2763 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2764 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2765 @end table
2767 @node Bit-Fields
2768 @section Bit-Fields
2769 @cindex bit-fields
2771 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2773 @table @code
2774 @findex sign_extract
2775 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2776 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2777 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2778 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2779 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2780 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2781 @var{pos} counts from.
2783 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2784 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2785 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2786 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2787 which is the default if none is specified.
2789 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2790 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2792 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2793 @var{loc} if it were a register.
2795 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2796 in RTL.
2798 @findex zero_extract
2799 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2800 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2801 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2802 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2804 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2805 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2806 insertion of a value into the specified bit-field.
2807 @end table
2809 @node Vector Operations
2810 @section Vector Operations
2811 @cindex vector operations
2813 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2814 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2815 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2816 operations.
2818 @table @code
2819 @findex vec_merge
2820 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2821 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2822 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2823 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2824 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2825 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2826 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2828 @findex vec_select
2829 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2830 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2831 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2832 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2833 number of the source subpart that should be stored into it.
2834 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2835 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2836 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2838 @findex vec_concat
2839 @item (vec_concat:@var{m} @var{x1} @var{x2})
2840 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2841 vectors or scalars @var{x1} and @var{x2}; its length is the sum of the
2842 lengths of the two inputs.
2844 @findex vec_duplicate
2845 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{x})
2846 This operation converts a scalar into a vector or a small vector into a
2847 larger one by duplicating the input values.  The output vector mode must have
2848 the same submodes as the input vector mode or the scalar modes, and the
2849 number of output parts must be an integer multiple of the number of input
2850 parts.
2852 @findex vec_series
2853 @item (vec_series:@var{m} @var{base} @var{step})
2854 This operation creates a vector in which element @var{i} is equal to
2855 @samp{@var{base} + @var{i}*@var{step}}.  @var{m} must be a vector integer mode.
2856 @end table
2858 @node Conversions
2859 @section Conversions
2860 @cindex conversions
2861 @cindex machine mode conversions
2863 All conversions between machine modes must be represented by
2864 explicit conversion operations.  For example, an expression
2865 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2866 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2867 operation requires two operands of the same machine mode.
2868 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2869 operation, as in
2871 @smallexample
2872 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2873 @end smallexample
2875 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2876 may be more than one way of converting from a given starting mode
2877 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2878 to do it.
2880 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2881 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2882 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2883 must be placed into a register.
2885 @table @code
2886 @findex sign_extend
2887 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2888 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2889 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2890 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2892 @findex zero_extend
2893 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2894 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2895 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2896 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2898 @findex float_extend
2899 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2900 Represents the result of extending the value @var{x}
2901 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2902 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2904 @findex truncate
2905 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2906 Represents the result of truncating the value @var{x}
2907 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2908 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2910 @findex ss_truncate
2911 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2912 Represents the result of truncating the value @var{x}
2913 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2914 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2915 modes.
2917 @findex us_truncate
2918 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2919 Represents the result of truncating the value @var{x}
2920 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2921 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2922 modes.
2924 @findex float_truncate
2925 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2926 Represents the result of truncating the value @var{x}
2927 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2928 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2930 @findex float
2931 @item (float:@var{m} @var{x})
2932 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2933 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2935 @findex unsigned_float
2936 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2937 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2938 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2940 @findex fix
2941 @item (fix:@var{m} @var{x})
2942 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2943 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2944 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2945 towards zero.
2947 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2948 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2949 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2950 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2952 @findex unsigned_fix
2953 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2954 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2955 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2956 is not specified.
2958 @findex fract_convert
2959 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2960 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2961 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2962 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2963 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2964 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2965 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2967 @findex sat_fract
2968 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2969 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2970 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2971 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2972 fixed-point mode @var{m}.
2973 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2974 maximum or the minimum.
2976 @findex unsigned_fract_convert
2977 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2978 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2979 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2980 fixed-point mode @var{m}.
2981 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2983 @findex unsigned_sat_fract
2984 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2985 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2986 fixed-point mode @var{m}.
2987 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2988 maximum or the minimum.
2989 @end table
2991 @node RTL Declarations
2992 @section Declarations
2993 @cindex RTL declarations
2994 @cindex declarations, RTL
2996 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2997 but rather state assertions about their operands.
2999 @table @code
3000 @findex strict_low_part
3001 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
3002 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
3003 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
3004 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
3005 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
3007 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
3008 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
3009 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
3010 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
3011 register when @var{m} is smaller than @samp{REGMODE_NATURAL_SIZE (@var{n})}.
3012 @end table
3014 @node Side Effects
3015 @section Side Effect Expressions
3016 @cindex RTL side effect expressions
3018 The expression codes described so far represent values, not actions.
3019 But machine instructions never produce values; they are meaningful
3020 only for their side effects on the state of the machine.  Special
3021 expression codes are used to represent side effects.
3023 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
3024 the codes described above, which represent values, appear only as
3025 the operands of these.
3027 @table @code
3028 @findex set
3029 @item (set @var{lval} @var{x})
3030 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
3031 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
3032 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
3033 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
3034 @code{parallel}, or @code{cc0}.
3036 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
3037 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
3039 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
3040 width of the register, then it means that the part of the register
3041 specified by the machine mode is given the specified value and the
3042 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
3043 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
3044 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
3045 an undefined way.
3047 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
3048 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
3049 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
3051 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
3052 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
3053 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
3054 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
3055 appear in @var{lval}.
3057 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
3058 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
3059 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
3060 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
3061 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
3062 Use the former expression to save space during the compilation.
3064 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
3065 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
3066 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
3067 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
3068 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
3069 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
3070 is also passed partly in memory.
3072 @cindex jump instructions and @code{set}
3073 @cindex @code{if_then_else} usage
3074 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
3075 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
3076 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
3077 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
3078 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
3079 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
3080 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
3081 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
3082 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
3083 branch tables.
3085 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
3086 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
3087 valid for the mode of @var{lval}.
3089 @findex SET_DEST
3090 @findex SET_SRC
3091 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
3092 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
3094 @findex return
3095 @item (return)
3096 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
3097 current function, on machines where this can be done with one
3098 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
3099 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
3100 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
3101 the @code{return} expression code is never used.
3103 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
3104 placed in @code{pc} to return to the caller.
3106 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
3107 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
3109 @findex simple_return
3110 @item (simple_return)
3111 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
3112 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
3113 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
3114 conditional jumps.
3116 @findex call
3117 @item (call @var{function} @var{nargs})
3118 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
3119 whose address is the address of the function to be called.
3120 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
3121 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
3122 others, it represents the number of argument registers.
3124 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
3125 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
3126 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
3127 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
3128 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
3129 addressed.
3131 @findex clobber
3132 @item (clobber @var{x})
3133 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
3134 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
3135 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
3137 One place this is used is in string instructions that store standard
3138 values into particular hard registers.  It may not be worth the
3139 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
3140 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
3141 attempt to keep data in them across the string instruction.
3143 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
3144 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
3145 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
3146 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
3148 Note that the machine description classifies certain hard registers as
3149 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
3150 default to clobber these registers, so there is no need to use
3151 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
3152 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
3153 unless the function is declared @code{const}.
3155 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
3156 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
3157 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
3158 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
3159 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
3161 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
3162 and add instructions don't use an MQ register but which has an
3163 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
3164 a combined instruction might require a temporary register while the
3165 constituent instructions might not.
3167 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
3168 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
3169 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
3170 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
3171 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
3172 register to the clobber and the input operands if there is an insn
3173 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
3174 the clobber and the hard register is in register classes of the
3175 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
3176 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
3177 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
3178 there for use as a temporary.
3180 For instructions that require a temporary register, you should use
3181 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
3182 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
3183 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
3184 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
3185 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
3187 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
3188 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
3189 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
3190 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
3192 @findex use
3193 @item (use @var{x})
3194 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
3195 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
3196 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3197 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3198 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3200 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3201 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3202 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3203 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3204 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3205 of a special control register:
3207 @smallexample
3208 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3209                                        (reg:SI 4)] 0))
3210            (use (reg:SI 1))])
3211 @end smallexample
3213 @noindent
3215 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3216 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3217 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3218 if register 1 changes in between.
3220 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3221 that the register is live.  You should think twice before adding
3222 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3223 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3224 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3225 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3226 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3227 @samp{call} patterns.
3229 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3230 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3231 before the reload phase exits.
3233 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3234 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3235 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3236 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3237 phase exits.
3239 @findex parallel
3240 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3241 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3242 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3243 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3244 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3245 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3247 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3248 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3249 performed.  For example,
3251 @smallexample
3252 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3253            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3254 @end smallexample
3256 @noindent
3257 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3258 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3259 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3260 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3262 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3263 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3264 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3265 instruction this way:
3267 @smallexample
3268 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3269            (set (pc) (if_then_else
3270                         (eq (cc0) (const_int 0))
3271                         (label_ref @dots{})
3272                         (pc)))])
3273 @end smallexample
3275 @noindent
3276 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3277 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3278 new value that is set by this instruction.
3280 @cindex peephole optimization, RTL representation
3281 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3282 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3283 whose elements are the operands needed to output the resulting
3284 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3285 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3286 but it is OK then because no further optimization remains to be done.
3287 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3288 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3290 @findex cond_exec
3291 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3292 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3293 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3294 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3295 side-effects.
3297 @findex sequence
3298 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3299 Represents a sequence of insns.  If a @code{sequence} appears in the
3300 chain of insns, then each of the @var{insns} that appears in the sequence
3301 must be suitable for appearing in the chain of insns, i.e. must satisfy
3302 the @code{INSN_P} predicate.
3304 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3305 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3306 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3307 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3309 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3310 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3311 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3312 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3313 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3314 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3315 @xref{Delay Slots}.
3317 Some back ends also use @code{sequence} objects for purposes other than
3318 delay-slot groups.  This is not supported in the common parts of the
3319 compiler, which treat such sequences as delay-slot groups.
3321 DWARF2 Call Frame Address (CFA) adjustments are sometimes also expressed
3322 using @code{sequence} objects as the value of a @code{RTX_FRAME_RELATED_P}
3323 note.  This only happens if the CFA adjustments cannot be easily derived
3324 from the pattern of the instruction to which the note is attached.  In
3325 such cases, the value of the note is used instead of best-guesing the
3326 semantics of the instruction.  The back end can attach notes containing
3327 a @code{sequence} of @code{set} patterns that express the effect of the
3328 parent instruction.
3329 @end table
3331 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3332 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3333 effects as such:
3335 @table @code
3336 @findex asm_input
3337 @item (asm_input @var{s})
3338 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3340 @findex unspec
3341 @findex unspec_volatile
3342 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3343 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3344 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3345 selects between multiple machine-specific operations.
3346 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3347 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3349 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3350 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3352 @findex addr_vec
3353 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3354 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3355 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3356 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3357 @code{Pmode}.
3359 @findex addr_diff_vec
3360 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3361 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3362 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3363 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3364 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3365 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3366 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3367 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3368 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3370 @findex prefetch
3371 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3372 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3373 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3374 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3375 prefetch.
3376 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3377 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3378 targets that do not support locality hints should ignore this.
3380 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3381 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3382 instructions.
3383 @end table
3385 @node Incdec
3386 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3387 @cindex RTL preincrement
3388 @cindex RTL postincrement
3389 @cindex RTL predecrement
3390 @cindex RTL postdecrement
3392 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3394 @table @code
3395 @findex pre_dec
3396 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3397 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3398 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3399 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3400 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3401 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3402 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3403 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3404 example of its use:
3406 @smallexample
3407 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3408 @end smallexample
3410 @noindent
3411 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3412 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3414 @findex pre_inc
3415 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3416 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3418 @findex post_dec
3419 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3420 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3421 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3422 being decremented.
3424 @findex post_inc
3425 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3426 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3428 @findex post_modify
3429 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3431 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3432 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3433 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3434 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3436 The expression @var{y} must be one of three forms:
3437 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3438 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3439 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3440 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3442 Here is an example of its use:
3444 @smallexample
3445 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3446                                           (reg:SI 48))))
3447 @end smallexample
3449 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3450 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3452 @findex pre_modify
3453 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3454 Similar except side effects happen before the use.
3455 @end table
3457 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3458 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3459 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3460 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3461 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3462 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3464 If a register used as the operand of these expressions is used in
3465 another address in an insn, the original value of the register is used.
3466 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3467 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3468 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3469 as ambiguous and disallowed.
3471 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3472 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3473 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3474 done because machines that allow these operations at all typically
3475 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3476 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3477 in the machine description.
3479 @node Assembler
3480 @section Assembler Instructions as Expressions
3481 @cindex assembler instructions in RTL
3483 @cindex @code{asm_operands}, usage
3484 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3485 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3486 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3487 a single output operand, like this:
3489 @smallexample
3490 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3491 @end smallexample
3493 @noindent
3494 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3495 the value that is stored in @code{outputvar}:
3497 @smallexample
3498 (set @var{rtx-for-outputvar}
3499      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3500                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3501                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3502                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3503 @end smallexample
3505 @noindent
3506 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3507 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3508 output operand among the output operands specified, a vector of input
3509 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3510 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3511 @code{*z}.
3513 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3514 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3515 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3516 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3517 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3518 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3520 @node Debug Information
3521 @section Variable Location Debug Information in RTL
3522 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3524 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3525 annotations to determine what user variables memory and register
3526 references refer to.
3528 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3529 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3530 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3531 location may vary, it relies on the following types of notes.
3533 @table @code
3534 @findex var_location
3535 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3536 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3537 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3538 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3539 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3540 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3541 indicating whether the variable is known to be initialized or
3542 uninitialized.
3544 @findex debug_expr
3545 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3546 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3547 that points back to it, within value expressions in
3548 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3550 @findex debug_implicit_ptr
3551 @item (debug_implicit_ptr:@var{mode} @var{decl})
3552 Stands for the location of a @var{decl} that is no longer addressable.
3554 @findex entry_value
3555 @item (entry_value:@var{mode} @var{decl})
3556 Stands for the value a @var{decl} had at the entry point of the
3557 containing function.
3559 @findex debug_parameter_ref
3560 @item (debug_parameter_ref:@var{mode} @var{decl})
3561 Refers to a parameter that was completely optimized out.
3563 @findex debug_marker
3564 @item (debug_marker:@var{mode})
3565 Marks a program location.  With @code{VOIDmode}, it stands for the
3566 beginning of a statement, a recommended inspection point logically after
3567 all prior side effects, and before any subsequent side effects.
3569 @end table
3571 @node Insns
3572 @section Insns
3573 @cindex insns
3575 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3576 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3577 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3578 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3579 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3580 declarative information.
3582 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3583 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3584 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3585 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3586 these copies will always be identical and will only appear inside a
3587 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3588 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3589 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3590 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3591 always used:
3593 @table @code
3594 @findex INSN_UID
3595 @item INSN_UID (@var{i})
3596 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3598 @findex PREV_INSN
3599 @item PREV_INSN (@var{i})
3600 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3601 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3603 @findex NEXT_INSN
3604 @item NEXT_INSN (@var{i})
3605 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3606 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3607 @end table
3609 @findex get_insns
3610 @findex get_last_insn
3611 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3612 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3613 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3614 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3615 the first insn,
3617 @smallexample
3618 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3619 @end smallexample
3621 @noindent
3622 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3624 @smallexample
3625 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3626 @end smallexample
3628 @noindent
3629 is always true.
3631 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3632 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3633 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3634 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3635 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3636 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3638 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3639 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3640 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3641 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3642 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3643 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3644 to find the containing @code{sequence} expression.
3646 Every insn has one of the following expression codes:
3648 @table @code
3649 @findex insn
3650 @item insn
3651 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3652 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3653 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3654 should jump or do function calls.
3656 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3657 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3659 @findex jump_insn
3660 @item jump_insn
3661 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3662 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3663 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3664 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3665 @code{jump_insn}.
3667 @findex JUMP_LABEL
3668 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3669 accessed in the same way and in addition contain a field
3670 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3672 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3673 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3674 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3675 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3676 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3677 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3678 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3679 insn.
3681 Return insns count as jumps, but their @code{JUMP_LABEL} is @code{RETURN}
3682 or @code{SIMPLE_RETURN}.
3684 @findex call_insn
3685 @item call_insn
3686 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3687 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3688 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3689 unpredictably.
3691 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3692 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3693 accessed in the same way and in addition contain a field
3694 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3695 @code{expr_list} expressions) containing @code{use}, @code{clobber} and
3696 sometimes @code{set} expressions that denote hard registers and
3697 @code{mem}s used or clobbered by the called function.
3699 A @code{mem} generally points to a stack slot in which arguments passed
3700 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3701 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3702 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3703 the stack slot will be mentioned in @code{clobber} and @code{use}
3704 entries; if it's callee-copied, only a @code{use} will appear, and the
3705 @code{mem} may point to addresses that are not stack slots.
3707 Registers occurring inside a @code{clobber} in this list augment
3708 registers specified in @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3709 Basics}).
3711 If the list contains a @code{set} involving two registers, it indicates
3712 that the function returns one of its arguments.  Such a @code{set} may
3713 look like a no-op if the same register holds the argument and the return
3714 value.
3716 @findex code_label
3717 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3718 @item code_label
3719 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3720 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3721 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3722 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3723 labels in the compilation (not just in the current function).
3724 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3725 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3726 the label number.
3728 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3729 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3730 the label, as a number.
3732 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3733 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3735 @findex LABEL_NUSES
3736 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3737 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3738 referenced in the current function.
3740 @findex LABEL_KIND
3741 @findex SET_LABEL_KIND
3742 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3743 @cindex alternate entry points
3744 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3745 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3746 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3747 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3748 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3749 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3750 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3751 same name).
3753 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3754 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3755 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3756 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3757 The only place that cares about the distinction between static, global,
3758 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3759 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3760 @file{final.c}.
3762 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3764 @findex jump_table_data
3765 @item jump_table_data
3766 A @code{jump_table_data} insn is a placeholder for the jump-table data
3767 of a @code{casesi} or @code{tablejump} insn.  They are placed after
3768 a @code{tablejump_p} insn.  A @code{jump_table_data} insn is not part o
3769 a basic blockm but it is associated with the basic block that ends with
3770 the @code{tablejump_p} insn.  The @code{PATTERN} of a @code{jump_table_data}
3771 is always either an @code{addr_vec} or an @code{addr_diff_vec}, and a
3772 @code{jump_table_data} insn is always preceded by a @code{code_label}.
3773 The @code{tablejump_p} insn refers to that @code{code_label} via its
3774 @code{JUMP_LABEL}.
3776 @findex barrier
3777 @item barrier
3778 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3779 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3780 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3781 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3782 They contain no information beyond the three standard fields.
3784 @findex note
3785 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3786 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3787 @item note
3788 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3789 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3790 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3791 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3793 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3794 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3795 that the line came from.  These notes control generation of line
3796 number data in the assembler output.
3798 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3799 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3800 must contain a null pointer):
3802 @table @code
3803 @findex NOTE_INSN_DELETED
3804 @item NOTE_INSN_DELETED
3805 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3806 delete insns by altering them into notes of this kind.
3808 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3809 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3810 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3811 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3812 code jumps to it.
3814 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3815 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3816 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3817 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3818 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3819 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3820 of debugging information.
3822 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3823 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3824 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3825 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3826 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3827 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_EH_HANDLER}
3828 identifies which region is associated with these notes.
3830 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3831 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3832 Appears at the start of the function body, after the function
3833 prologue.
3835 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3836 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3837 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3838 This note is used to generate variable location debugging information.
3839 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3840 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3841 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3842 point in the program up to the next such note for the same user
3843 variable.
3845 @findex NOTE_INSN_BEGIN_STMT
3846 @item NOTE_INSN_BEGIN_STMT
3847 This note is used to generate @code{is_stmt} markers in line number
3848 debuggign information.  It indicates the beginning of a user
3849 statement.
3851 @end table
3853 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3855 @findex debug_insn
3856 @findex INSN_VAR_LOCATION
3857 @item debug_insn
3858 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3859 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3860 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3861 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3862 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3863 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3864 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3865 it stands for the value bound to the corresponding
3866 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3868 @code{GIMPLE_DEBUG_BEGIN_STMT} is expanded to RTL as a @code{DEBUG_INSN}
3869 with a @code{VOIDmode} @code{DEBUG_MARKER} @code{PATTERN}.  These
3870 @code{DEBUG_INSN}s, that do not carry @code{VAR_LOCATION} information,
3871 just @code{DEBUG_MARKER}s, can be detected by testing
3872 @code{DEBUG_MARKER_INSN_P}, whereas those that do can be recognized as
3873 @code{DEBUG_BIND_INSN_P}.
3875 Throughout optimization passes, @code{DEBUG_INSN}s are not reordered
3876 with respect to each other, particularly during scheduling.  Binding
3877 information is kept in pseudo-instruction form, so that, unlike notes,
3878 it gets the same treatment and adjustments that regular instructions
3879 would.  It is the variable tracking pass that turns these
3880 pseudo-instructions into @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3881 @code{NOTE_INSN_BEGIN_STMT} notes,
3882 analyzing control flow, value equivalences and changes to registers and
3883 memory referenced in value expressions, propagating the values of debug
3884 temporaries and determining expressions that can be used to compute the
3885 value of each user variable at as many points (ranges, actually) in the
3886 program as possible.
3888 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3889 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3890 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3891 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3892 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3893 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3894 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3895 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3896 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3897 point in which the register is modified.
3899 @end table
3901 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3902 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3903 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3904 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3905 phases use the mode for various purposes.
3907 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3908 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3909 been processed.
3911 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3912 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3913 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3914 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3915 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3917 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3918 and @code{call_insn} insns:
3920 @table @code
3921 @findex PATTERN
3922 @item PATTERN (@var{i})
3923 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3924 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3925 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3926 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3927 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3928 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3929 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3930 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3931 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3932 @code{parallel} expression.
3934 @findex INSN_CODE
3935 @item INSN_CODE (@var{i})
3936 An integer that says which pattern in the machine description matches
3937 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3939 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3940 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3941 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3943 @findex asm_noperands
3944 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3945 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3946 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3947 such insns.
3949 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3950 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3951 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3953 @findex LOG_LINKS
3954 @item LOG_LINKS (@var{i})
3955 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3956 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3957 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3958 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3959 Def-use and use-def chains are now preferred.
3961 @findex REG_NOTES
3962 @item REG_NOTES (@var{i})
3963 A list (chain of @code{expr_list}, @code{insn_list} and @code{int_list}
3964 expressions) giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3965 information pertaining to the registers used in this insn.
3966 @end table
3968 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3969 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3970 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3971 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3972 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3973 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3974 expressions).  Their order is not significant.
3976 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3977 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3978 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3979 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3980 that are used for the first time in this insn.
3982 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3983 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} and @code{int_list}
3984 expressions in addition to @code{insn_list} expressions.  There are several
3985 kinds of register notes, which are distinguished by the machine mode, which
3986 in a register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3987 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3988 the kind of note.
3990 @findex REG_NOTE_KIND
3991 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3992 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3993 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3994 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3995 @var{newkind}.
3997 Register notes are of three classes: They may say something about an
3998 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3999 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
4000 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
4002 These register notes annotate inputs to an insn:
4004 @table @code
4005 @findex REG_DEAD
4006 @item REG_DEAD
4007 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
4008 value immediately after this insn would not affect the future behavior
4009 of the program.
4011 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
4012 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
4013 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
4015 @findex REG_UNUSED
4016 @item REG_UNUSED
4017 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
4018 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
4019 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
4020 These two notes are independent; both may be present for the same
4021 register.
4023 @findex REG_INC
4024 @item REG_INC
4025 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
4026 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
4027 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
4028 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
4030 @findex REG_NONNEG
4031 @item REG_NONNEG
4032 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
4033 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
4034 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
4036 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
4037 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
4039 @findex REG_LABEL_OPERAND
4040 @item REG_LABEL_OPERAND
4041 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
4042 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
4043 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
4044 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
4045 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
4046 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
4047 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
4049 @findex REG_LABEL_TARGET
4050 @item REG_LABEL_TARGET
4051 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
4052 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
4053 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
4054 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
4055 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
4056 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
4057 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
4059 @findex REG_SETJMP
4060 @item REG_SETJMP
4061 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
4062 related function.
4063 @end table
4065 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
4067 @table @code
4068 @findex REG_EQUIV
4069 @findex REG_EQUAL
4070 @item REG_EQUIV
4071 @itemx REG_EQUAL
4072 This note is only valid on an insn that sets only one register and
4073 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
4074 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
4075 value which the insn explicitly copies into the register may look
4076 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
4077 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} or
4078 @code{zero_extract} expression, the note refers to the register that
4079 is contained in its first operand.
4081 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
4082 the entire function, and could validly be replaced in all its
4083 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
4084 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
4085 example, when a constant is loaded into a register that is never
4086 assigned any other value, this kind of note is used.
4088 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
4089 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
4090 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
4091 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
4092 by the stack slot throughout the function.
4094 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
4095 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
4096 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
4097 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
4098 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
4099 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
4100 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
4101 well.  This is used on machines for which the calling convention
4102 allocates stack space for register parameters.  See
4103 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
4105 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
4106 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
4107 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
4108 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
4109 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
4110 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
4111 final value.
4113 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
4114 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
4115 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
4116 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
4117 allocation to indicate that there is an available substitute expression
4118 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
4119 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
4120 insufficient registers are available.
4122 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
4123 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
4124 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
4125 throughout their entire life, which is not detected until later in
4126 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
4127 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
4128 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
4129 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
4130 destination register.
4132 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
4133 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
4134 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
4135 @end table
4137 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
4138 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
4139 the inverse note pointing back to the first insn.
4141 @table @code
4142 @findex REG_CC_SETTER
4143 @findex REG_CC_USER
4144 @item REG_CC_SETTER
4145 @itemx REG_CC_USER
4146 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
4147 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
4148 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
4149 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
4150 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
4151 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
4152 @code{cc0}.
4153 @end table
4155 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
4156 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
4157 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
4158 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
4159 descriptive text.
4161 @table @code
4162 @findex REG_DEP_TRUE
4163 @item REG_DEP_TRUE
4164 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
4166 @findex REG_DEP_OUTPUT
4167 @item REG_DEP_OUTPUT
4168 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
4170 @findex REG_DEP_ANTI
4171 @item REG_DEP_ANTI
4172 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
4174 @end table
4176 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
4177 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn.
4179 @table @code
4180 @findex REG_BR_PROB
4181 @item REG_BR_PROB
4182 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
4183 branch insn according to the profile data.  The note is represented
4184 as an @code{int_list} expression whose integer value is an encoding
4185 of @code{profile_probability} type.  @code{profile_probability} provide
4186 member function @code{from_reg_br_prob_note} and @code{to_reg_br_prob_note}
4187 to extract and store the probability into the RTL encoding.
4189 @findex REG_BR_PRED
4190 @item REG_BR_PRED
4191 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
4192 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
4193 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
4195 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
4196 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
4197 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
4198 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
4199 the pattern is either complex or misleading.
4200 @end table
4202 The note @code{REG_CALL_NOCF_CHECK} is used in conjunction with the
4203 @option{-fcf-protection=branch} option.  The note is set if a
4204 @code{nocf_check} attribute is specified for a function type or a
4205 pointer to function type.  The note is stored in the @code{REG_NOTES}
4206 field of an insn.
4208 @table @code
4209 @findex REG_CALL_NOCF_CHECK
4210 @item REG_CALL_NOCF_CHECK
4211 Users have control through the @code{nocf_check} attribute to identify
4212 which calls to a function should be skipped from control-flow instrumentation
4213 when the option @option{-fcf-protection=branch} is specified.  The compiler
4214 puts a @code{REG_CALL_NOCF_CHECK} note on each @code{CALL_INSN} instruction
4215 that has a function type marked with a @code{nocf_check} attribute.
4216 @end table
4218 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
4219 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
4221 @findex insn_list
4222 @findex expr_list
4223 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
4224 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
4225 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
4226 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
4227 ordinary way as an expression.
4229 @node Calls
4230 @section RTL Representation of Function-Call Insns
4231 @cindex calling functions in RTL
4232 @cindex RTL function-call insns
4233 @cindex function-call insns
4235 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
4236 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
4237 RTL expression code, @code{call}.
4239 @cindex @code{call} usage
4240 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4242 @smallexample
4243 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4244 @end smallexample
4246 @noindent
4247 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4248 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4249 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4250 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4251 subroutine.
4253 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4254 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4255 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4257 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4258 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4259 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4260 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4262 @smallexample
4263 (set (reg:@var{m} @var{r})
4264      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4265 @end smallexample
4267 @noindent
4268 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4269 appropriate register receives a useful value in this insn.
4271 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4272 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4273 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4274 same RTL form as a call that returns nothing.
4276 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4277 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4278 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4279 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4280 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4281 if the call instruction requires some register other than the stack
4282 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4283 subexpression should mention that register.
4285 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4286 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4287 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4288 calls, to modify all of memory.
4290 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4291 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4292 function.  Similarly, if registers other than those in
4293 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4294 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4295 indicate which registers.
4297 @node Sharing
4298 @section Structure Sharing Assumptions
4299 @cindex sharing of RTL components
4300 @cindex RTL structure sharing assumptions
4302 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4303 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4304 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4305 object of a certain kind appears in more than one place in the
4306 containing structure.
4308 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4309 objects that describe global variables and external functions,
4310 and a few standard objects such as small integer constants,
4311 no RTL objects are common to two functions.
4313 @itemize @bullet
4314 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4315 @item
4316 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4317 and therefore only a single machine mode.
4319 @cindex symbolic label
4320 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4321 @item
4322 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4323 referring to it.
4325 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4326 @item
4327 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4329 @cindex @code{const_poly_int}, RTL sharing
4330 @item
4331 All @code{const_poly_int} expressions with equal modes and values
4332 are shared.
4334 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4335 @item
4336 There is only one @code{pc} expression.
4338 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4339 @item
4340 There is only one @code{cc0} expression.
4342 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4343 @item
4344 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4345 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4347 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4348 @item
4349 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4350 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4352 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4353 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4354 @item
4355 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4356 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4357 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4358 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4360 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4361 @item
4362 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4363 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4364 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4365 variables are occasionally made.
4367 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4368 @item
4369 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4370 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4371 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4372 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4373 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4374 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4375 vector at all.
4377 @item
4378 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4379 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4380 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4381 side-effects on other insns.
4383 @findex unshare_all_rtl
4384 @item
4385 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4386 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4387 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4388 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4390 @findex copy_rtx_if_shared
4391 @item
4392 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4393 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4394 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4395 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4396 @code{unshare_all_rtl}.
4397 @end itemize
4399 @node Reading RTL
4400 @section Reading RTL
4402 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4403 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4404 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4405 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4406 from the machine description.
4408 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4409 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4410 idea is not feasible.
4412 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4413 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4414 does not contain all the information about the program.
4416 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4417 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4418 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4419 is incomplete.