2014-10-24 Richard Biener <rguenther@suse.de>
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob44170d2570dc3dcc624b28008fc203ee7ecfc2ca
1 @c Copyright (C) 1988-2014 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @node RTL
6 @chapter RTL Representation
7 @cindex RTL representation
8 @cindex representation of RTL
9 @cindex Register Transfer Language (RTL)
11 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
12 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
13 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
14 algebraic form that describes what the instruction does.
16 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
17 structures that point at other structures, and a textual form that is used
18 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
19 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
21 @menu
22 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
23 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
24 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
25 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
26 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
27 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
28 * Constants::         Expressions with constant values.
29 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
30 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
31 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
32 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
33 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
34 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
35 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
36 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
37 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
38 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
39 * Debug Information:: Expressions representing debugging information.
40 * Insns::             Expression types for entire insns.
41 * Calls::             RTL representation of function call insns.
42 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
43 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
44 @end menu
46 @node RTL Objects
47 @section RTL Object Types
48 @cindex RTL object types
50 @cindex RTL integers
51 @cindex RTL strings
52 @cindex RTL vectors
53 @cindex RTL expression
54 @cindex RTX (See RTL)
55 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
56 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
57 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
58 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
59 @code{rtx}.
61 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
62 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
63 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
66 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
67 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
68 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
69 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
70 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
71 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
72 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74 In a machine description, strings are normally written with double
75 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
76 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
77 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
78 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
79 makes the machine description easier to read.
81 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
82 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
83 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
84 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
85 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
86 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
87 need not escape each quote character with a backslash.
89 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
90 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
91 The written form of a vector consists of square brackets
92 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
93 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
94 null pointers are used instead.
96 @cindex expression codes
97 @cindex codes, RTL expression
98 @findex GET_CODE
99 @findex PUT_CODE
100 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
101 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
102 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
103 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
104 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
105 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107 The expression code determines how many operands the expression contains,
108 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
109 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
110 from its context---from the expression code of the containing expression.
111 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
112 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
113 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
114 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
115 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117 Expressions are written as parentheses containing the name of the
118 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
119 of the expression (separated by spaces).
121 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
122 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
123 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125 @cindex (nil)
126 @cindex nil
127 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
128 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130 @node RTL Classes
131 @section RTL Classes and Formats
132 @cindex RTL classes
133 @cindex classes of RTX codes
134 @cindex RTX codes, classes of
135 @findex GET_RTX_CLASS
137 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
138 which are represented by single characters.  You can determine the class
139 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
140 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
142 @table @code
143 @item RTX_OBJ
144 An RTX code that represents an actual object, such as a register
145 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
146 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
147 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149 @item RTX_CONST_OBJ
150 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
151 included in this class.
153 @item RTX_COMPARE
154 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
155 @code{LT}.
157 @item RTX_COMM_COMPARE
158 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
159 or @code{ORDERED}.
161 @item RTX_UNARY
162 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
163 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
164 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166 @item RTX_COMM_ARITH
167 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
168 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
169 @code{<}.
171 @item RTX_BIN_ARITH
172 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
173 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175 @item RTX_BITFIELD_OPS
176 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
177 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
178 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
179 @xref{Bit-Fields}.
181 @item RTX_TERNARY
182 An RTX code for other three input operations.  Currently only
183 @code{IF_THEN_ELSE},  @code{VEC_MERGE}, @code{SIGN_EXTRACT},
184 @code{ZERO_EXTRACT}, and @code{FMA}.
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.  @samp{XEXP (@var{x}, 0)} gives the auto-modified
197 register.
199 @item RTX_EXTRA
200 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
201 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
202 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
203 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
204 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
205 @code{SUBREG} is also part of this class.
206 @end table
208 @cindex RTL format
209 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
210 contained objects and their kinds using a sequence of characters
211 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
212 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
214 @cindex RTL format characters
215 These are the most commonly used format characters:
217 @table @code
218 @item e
219 An expression (actually a pointer to an expression).
221 @item i
222 An integer.
224 @item w
225 A wide integer.
227 @item s
228 A string.
230 @item E
231 A vector of expressions.
232 @end table
234 A few other format characters are used occasionally:
236 @table @code
237 @item u
238 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
239 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
241 @item n
242 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
243 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
244 @code{note} insn.
246 @item S
247 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
248 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
249 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
250 An omitted string is taken to be the null string.
252 @item V
253 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
254 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
255 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
256 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
258 @item B
259 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
261 @item 0
262 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
263 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
264 special ways by small parts of the compiler.
265 @end table
267 There are macros to get the number of operands and the format
268 of an expression code:
270 @table @code
271 @findex GET_RTX_LENGTH
272 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
273 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
275 @findex GET_RTX_FORMAT
276 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
277 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
278 @end table
280 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
281 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
283 @table @code
284 @item 1
285 All codes of this class have format @code{e}.
287 @item <
288 @itemx c
289 @itemx 2
290 All codes of these classes have format @code{ee}.
292 @item b
293 @itemx 3
294 All codes of these classes have format @code{eee}.
296 @item i
297 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
298 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
299 are of class @code{i}.
301 @item o
302 @itemx m
303 @itemx x
304 You can make no assumptions about the format of these codes.
305 @end table
307 @node Accessors
308 @section Access to Operands
309 @cindex accessors
310 @cindex access to operands
311 @cindex operand access
313 @findex XEXP
314 @findex XINT
315 @findex XWINT
316 @findex XSTR
317 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
318 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
319 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
320 (counting from zero).  Thus,
322 @smallexample
323 XEXP (@var{x}, 2)
324 @end smallexample
326 @noindent
327 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
329 @smallexample
330 XINT (@var{x}, 2)
331 @end smallexample
333 @noindent
334 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
335 fashion, would access it as a string.
337 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
338 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
339 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
340 the containing expression.  That is also how you would know how many
341 operands there are.
343 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
344 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
345 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
346 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
347 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
348 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
349 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
350 an expression pointer, which would probably result in a crash when
351 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
352 but this will access memory past the end of the expression with
353 unpredictable results.
355 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
356 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
357 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
358 vector.
360 @table @code
361 @findex XVEC
362 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
363 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
365 @findex XVECLEN
366 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
367 Access the length (number of elements) in the vector which is
368 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
370 @findex XVECEXP
371 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
372 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
373 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
375 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
376 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
377 @end table
379 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
380 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
381 to access them.
383 @node Special Accessors
384 @section Access to Special Operands
385 @cindex access to special operands
387 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
389 @table @code
390 @item MEM
391 @table @code
392 @findex MEM_ALIAS_SET
393 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
394 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
395 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
396 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
397 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
398 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
399 and the back-end makes no such assumptions.
400 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
402 @findex MEM_EXPR
403 @item MEM_EXPR (@var{x})
404 If this register is known to hold the value of some user-level
405 declaration, this is that tree node.  It may also be a
406 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
407 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
408 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
409 object associated with the reference.
411 @findex MEM_OFFSET_KNOWN_P
412 @item MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})
413 True if the offset of the memory reference from @code{MEM_EXPR} is known.
414 @samp{MEM_OFFSET (@var{x})} provides the offset if so.
416 @findex MEM_OFFSET
417 @item MEM_OFFSET (@var{x})
418 The offset from the start of @code{MEM_EXPR}.  The value is only valid if
419 @samp{MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})} is true.
421 @findex MEM_SIZE_KNOWN_P
422 @item MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})
423 True if the size of the memory reference is known.
424 @samp{MEM_SIZE (@var{x})} provides its size if so.
426 @findex MEM_SIZE
427 @item MEM_SIZE (@var{x})
428 The size in bytes of the memory reference.
429 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
430 the size is implied by the mode.  The value is only valid if
431 @samp{MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})} is true.
433 @findex MEM_ALIGN
434 @item MEM_ALIGN (@var{x})
435 The known alignment in bits of the memory reference.
437 @findex MEM_ADDR_SPACE
438 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
439 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
440 for the generic address space.
441 @end table
443 @item REG
444 @table @code
445 @findex ORIGINAL_REGNO
446 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
447 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
448 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
449 register number.
451 @findex REG_EXPR
452 @item REG_EXPR (@var{x})
453 If this register is known to hold the value of some user-level
454 declaration, this is that tree node.
456 @findex REG_OFFSET
457 @item REG_OFFSET (@var{x})
458 If this register is known to hold the value of some user-level
459 declaration, this is the offset into that logical storage.
460 @end table
462 @item SYMBOL_REF
463 @table @code
464 @findex SYMBOL_REF_DECL
465 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
466 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
467 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
468 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
469 and there is no associated front end symbol table entry.
471 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
472 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
473 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
474 front end symbol table entry.
476 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
477 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
478 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
479 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
481 @findex SYMBOL_REF_DATA
482 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
483 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
484 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
486 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
487 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
488 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
489 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
490 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
492 @table @code
493 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
494 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
495 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
496 Set if the symbol refers to a function.
498 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
499 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
500 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
501 Set if the symbol is local to this ``module''.
502 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
504 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
505 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
506 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
507 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
508 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
510 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
511 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
512 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
513 Set if the symbol is located in the small data section.
514 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
516 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
517 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
518 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
519 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
520 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
521 non-thread-local symbols.
523 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
524 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
525 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
526 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
527 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
529 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
530 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
531 @cindex @option{-fsection-anchors}
532 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
533 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
534 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
535 and that can be used to access nearby members of that block.
536 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
538 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
539 @end table
541 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
542 the target's use.
543 @end table
545 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
546 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
547 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
548 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
549 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
551 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
552 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
553 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
554 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
555 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
556 been given an offset within that block.
557 @end table
559 @node Flags
560 @section Flags in an RTL Expression
561 @cindex flags in RTL expression
563 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
564 that are used in certain types of expression.  Most often they
565 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
567 @table @code
568 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
569 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
570 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
571 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
572 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
573 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
574 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
575 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
576 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
577 perhaps with the help of base registers.
578 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
580 @findex RTL_CONST_CALL_P
581 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
582 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
583 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
584 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
585 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
586 @samp{/u}.
588 @findex RTL_PURE_CALL_P
589 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
590 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
591 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
592 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
593 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
594 @samp{/i}.
596 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
597 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
598 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
599 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
600 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
602 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
603 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
604 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
605 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
606 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
607 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
608 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
609 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
611 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
612 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
613 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
614 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
615 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
616 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
617 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
618 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
619 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
620 printed as @samp{/u}.
622 @findex INSN_DELETED_P
623 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
624 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
625 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
626 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
627 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/v}
628 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
629 @cindex @code{note} and @samp{/v}
630 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{jump_table_data}, @code{barrier}, and @code{note}
631 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
632 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
633 @code{jump_table_data}, @code{barrier}, or @code{note},
634 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
635 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
637 @findex INSN_FROM_TARGET_P
638 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
639 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
640 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
641 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
642 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
643 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
644 slot of a branch, indicates that the insn
645 is from the target of the branch.  If the branch insn has
646 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
647 the branch is taken.  For annulled branches with
648 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
649 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
650 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
651 field and printed as @samp{/s}.
653 @findex LABEL_PRESERVE_P
654 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
655 @cindex @code{note} and @samp{/i}
656 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
657 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
658 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
659 code or data not visible to the RTL of a given function.
660 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
661 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
663 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
664 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
665 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
666 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
667 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
668 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
669 a reference to a non-local label.
670 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
672 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
673 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
674 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
675 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
676 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
677 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
678 are already in a non-addressable component of an aggregate.
679 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
681 @findex MEM_VOLATILE_P
682 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
683 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
684 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
685 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
686 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
687 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
688 nonzero for volatile memory references.
689 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
691 @findex MEM_NOTRAP_P
692 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
693 @cindex @code{call}, in @code{mem}
694 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
695 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
696 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
698 @findex MEM_POINTER
699 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
700 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
701 @item MEM_POINTER (@var{x})
702 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
703 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
705 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
706 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
707 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
708 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
709 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
710 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
711 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
712 @samp{/i}.
714 @findex REG_POINTER
715 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
716 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
717 @item REG_POINTER (@var{x})
718 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
719 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
721 @findex REG_USERVAR_P
722 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
723 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
724 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
725 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
726 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
727 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
728 @samp{/v}.
730 The same hard register may be used also for collecting the values of
731 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
732 in this kind of use.
734 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
735 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
736 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
737 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
738 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
739 @cindex @code{set} and @samp{/f}
740 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
741 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
742 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
743 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
744 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
745 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
746 register to use in place of the frame pointer.
747 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
749 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
750 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
751 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
752 register is used that is near enough to the register save area, and the
753 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
754 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
755 instruction that sets this temporary register must be marked as
756 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
758 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
759 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
760 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
761 instruction.  This note should contain a simple expression of the
762 computation performed by this instruction, i.e., one that
763 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
765 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
766 prologues.
768 @findex MEM_READONLY_P
769 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
770 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
771 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
772 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
774 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
775 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
776 example of the later is a shared library's global offset table.  This
777 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
778 writable, but after control is transferred from the runtime loader to the
779 application, this memory will never be subsequently modified.
781 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
783 @findex SCHED_GROUP_P
784 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
785 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
786 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
787 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/s}
788 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn} and @code{jump_table_data}
789 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
790 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn},
791 @code{jump_insn} or @code{jump_table_data}, indicates that the
792 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
793 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
794 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
795 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
796 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
798 @findex SET_IS_RETURN_P
799 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
800 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
801 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
802 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
803 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
805 @findex SIBLING_CALL_P
806 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
807 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
808 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
809 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
810 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
812 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
813 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
814 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
815 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
816 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
817 string constant pool.
818 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
820 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
821 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
822 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
823 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
824 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
825 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
826 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
827 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
828 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
829 Stored in the @code{unchanging}
830 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
831 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
832 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
834 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
835 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
836 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
837 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
838 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
839 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
840 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
841 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
842 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
843 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
845 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
846 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
847 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
848 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
849 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
850 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
851 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
852 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
853 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
854 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
855 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
856 printed as @samp{/s}.
858 @findex SYMBOL_REF_USED
859 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
860 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
861 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
862 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
863 once.  Stored in the @code{used} field.
865 @findex SYMBOL_REF_WEAK
866 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
867 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
868 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
869 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
870 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
872 @findex SYMBOL_REF_FLAG
873 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
874 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
875 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
876 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
877 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
879 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
880 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
881 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
883 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
884 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
885 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
886 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
887 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
888 No other INSNs will be moved over it.
889 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
890 @end table
892 These are the fields to which the above macros refer:
894 @table @code
895 @findex call
896 @cindex @samp{/c} in RTL dump
897 @item call
898 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
900 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
901 infinite loop.
903 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
905 @findex frame_related
906 @cindex @samp{/f} in RTL dump
907 @item frame_related
908 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
909 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
910 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
911 frame pointer.
913 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
915 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
917 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
918 this function's string constant pool.
920 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
922 @findex in_struct
923 @cindex @samp{/s} in RTL dump
924 @item in_struct
925 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
926 contained within the test expression of some loop.
928 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
929 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
931 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
932 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
933 was found.
935 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
936 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
937 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
938 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
940 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
941 dead code.
943 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
944 delay slot of a branch,
945 1 means that this insn is from the target of the branch.
947 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
948 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
950 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
952 @findex return_val
953 @cindex @samp{/i} in RTL dump
954 @item return_val
955 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
956 the value to be returned by the current function.  On
957 machines that pass parameters in registers, the same register number
958 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
959 uses.
961 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
963 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
965 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
967 @findex jump
968 @cindex @samp{/j} in RTL dump
969 @item jump
970 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
971 mem unchanged when we access a component.
973 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
975 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
977 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
979 @findex unchanging
980 @cindex @samp{/u} in RTL dump
981 @item unchanging
982 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
983 that the value of the expression never changes.
985 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
986 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
988 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
989 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
991 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
992 something in the per-function constant pool.
994 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
995 function.
997 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
999 @findex used
1000 @item used
1001 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1002 generation for a function, to count the number of times an expression
1003 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1004 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1006 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1007 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1008 renumbered once.
1010 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1011 the symbol has already been written.
1013 @findex volatil
1014 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1015 @item volatil
1016 @cindex volatile memory references
1017 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1018 expression, it is 1 if the memory
1019 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1020 reordered or combined.
1022 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1023 purposes.
1025 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1026 0 indicates an internal compiler temporary.
1028 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1030 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1031 to a non-local label.
1033 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1034 scheduling barrier.
1036 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1037 @end table
1039 @node Machine Modes
1040 @section Machine Modes
1041 @cindex machine modes
1043 @findex enum machine_mode
1044 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1045 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1046 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1047 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1048 expressions (declarations and types, to be precise).
1050 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1051 expression is written after the expression code with a colon to separate
1052 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1053 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1054 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1055 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1057 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1058 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1060 @table @code
1061 @findex BImode
1062 @item BImode
1063 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1065 @findex QImode
1066 @item QImode
1067 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1069 @findex HImode
1070 @item HImode
1071 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1073 @findex PSImode
1074 @item PSImode
1075 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1076 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1077 this is the right mode to use for pointers.
1079 @findex SImode
1080 @item SImode
1081 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1083 @findex PDImode
1084 @item PDImode
1085 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1086 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1087 this is the right mode to use for certain pointers.
1089 @findex DImode
1090 @item DImode
1091 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1093 @findex TImode
1094 @item TImode
1095 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1097 @findex OImode
1098 @item OImode
1099 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1101 @findex XImode
1102 @item XImode
1103 ``Hexadeca Integer'' (?) mode represents a sixty-four-byte integer.
1105 @findex QFmode
1106 @item QFmode
1107 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1108 floating point number.
1110 @findex HFmode
1111 @item HFmode
1112 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1113 point number.
1115 @findex TQFmode
1116 @item TQFmode
1117 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1118 (three byte) floating point number.
1120 @findex SFmode
1121 @item SFmode
1122 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1123 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1124 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1125 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1126 single-precision VAX and IBM types.
1128 @findex DFmode
1129 @item DFmode
1130 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1131 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1132 this is a double-precision IEEE floating point number.
1134 @findex XFmode
1135 @item XFmode
1136 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1137 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1138 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1139 to sixteen; this mode is used for either.
1141 @findex SDmode
1142 @item SDmode
1143 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1144 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1145 point).
1147 @findex DDmode
1148 @item DDmode
1149 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1150 floating point number.
1152 @findex TDmode
1153 @item TDmode
1154 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1155 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1157 @findex TFmode
1158 @item TFmode
1159 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1160 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1161 IEEE quad-precision format.
1163 @findex QQmode
1164 @item QQmode
1165 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1166 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1168 @findex HQmode
1169 @item HQmode
1170 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1171 The default format is ``s.15''.
1173 @findex SQmode
1174 @item SQmode
1175 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1176 The default format is ``s.31''.
1178 @findex DQmode
1179 @item DQmode
1180 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1181 The default format is ``s.63''.
1183 @findex TQmode
1184 @item TQmode
1185 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1186 The default format is ``s.127''.
1188 @findex UQQmode
1189 @item UQQmode
1190 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1191 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1193 @findex UHQmode
1194 @item UHQmode
1195 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1196 number.  The default format is ``.16''.
1198 @findex USQmode
1199 @item USQmode
1200 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1201 number.  The default format is ``.32''.
1203 @findex UDQmode
1204 @item UDQmode
1205 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1206 fractional number.  The default format is ``.64''.
1208 @findex UTQmode
1209 @item UTQmode
1210 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1211 fractional number.  The default format is ``.128''.
1213 @findex HAmode
1214 @item HAmode
1215 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1216 The default format is ``s8.7''.
1218 @findex SAmode
1219 @item SAmode
1220 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1221 The default format is ``s16.15''.
1223 @findex DAmode
1224 @item DAmode
1225 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1226 The default format is ``s32.31''.
1228 @findex TAmode
1229 @item TAmode
1230 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1231 The default format is ``s64.63''.
1233 @findex UHAmode
1234 @item UHAmode
1235 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1236 The default format is ``8.8''.
1238 @findex USAmode
1239 @item USAmode
1240 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1241 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1243 @findex UDAmode
1244 @item UDAmode
1245 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1246 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1248 @findex UTAmode
1249 @item UTAmode
1250 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1251 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1253 @findex CCmode
1254 @item CCmode
1255 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1256 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1257 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1258 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1259 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1261 @findex BLKmode
1262 @item BLKmode
1263 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1264 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1265 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1266 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1268 @findex VOIDmode
1269 @item VOIDmode
1270 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1271 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1272 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1273 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1274 the absence of any mode.
1276 @findex QCmode
1277 @findex HCmode
1278 @findex SCmode
1279 @findex DCmode
1280 @findex XCmode
1281 @findex TCmode
1282 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1283 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1284 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1285 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1286 @code{TFmode}, respectively.
1288 @findex CQImode
1289 @findex CHImode
1290 @findex CSImode
1291 @findex CDImode
1292 @findex CTImode
1293 @findex COImode
1294 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1295 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1296 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1297 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1298 respectively.
1299 @end table
1301 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1302 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1303 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1305 The only modes which a machine description @i{must} support are
1306 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1307 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1308 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1309 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1310 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1311 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1312 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1314 @cindex mode classes
1315 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1316 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1317 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1318 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1319 mode classes are:
1321 @table @code
1322 @findex MODE_INT
1323 @item MODE_INT
1324 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1325 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1326 @code{OImode}.
1328 @findex MODE_PARTIAL_INT
1329 @item MODE_PARTIAL_INT
1330 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1331 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1333 @findex MODE_FLOAT
1334 @item MODE_FLOAT
1335 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1336 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1337 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1339 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1340 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1341 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1342 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1344 @findex MODE_FRACT
1345 @item MODE_FRACT
1346 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1347 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1349 @findex MODE_UFRACT
1350 @item MODE_UFRACT
1351 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1352 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1354 @findex MODE_ACCUM
1355 @item MODE_ACCUM
1356 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1357 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1359 @findex MODE_UACCUM
1360 @item MODE_UACCUM
1361 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1362 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1364 @findex MODE_COMPLEX_INT
1365 @item MODE_COMPLEX_INT
1366 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1368 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1369 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1370 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1371 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1372 @code{TCmode}.
1374 @findex MODE_FUNCTION
1375 @item MODE_FUNCTION
1376 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1377 (These are not currently implemented).
1379 @findex MODE_CC
1380 @item MODE_CC
1381 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1382 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1383 @xref{Jump Patterns},
1384 also see @ref{Condition Code}.
1386 @findex MODE_RANDOM
1387 @item MODE_RANDOM
1388 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1389 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1390 @code{MODE_RANDOM}.
1391 @end table
1393 Here are some C macros that relate to machine modes:
1395 @table @code
1396 @findex GET_MODE
1397 @item GET_MODE (@var{x})
1398 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1400 @findex PUT_MODE
1401 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1402 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1404 @findex NUM_MACHINE_MODES
1405 @item NUM_MACHINE_MODES
1406 Stands for the number of machine modes available on the target
1407 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1408 machine mode.
1410 @findex GET_MODE_NAME
1411 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1412 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1414 @findex GET_MODE_CLASS
1415 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1416 Returns the mode class of mode @var{m}.
1418 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1419 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1420 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1421 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1423 @findex GET_MODE_SIZE
1424 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1425 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1427 @findex GET_MODE_BITSIZE
1428 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1429 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1431 @findex GET_MODE_IBIT
1432 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1433 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1435 @findex GET_MODE_FBIT
1436 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1437 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1439 @findex GET_MODE_MASK
1440 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1441 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1442 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1443 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1445 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1446 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1447 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1449 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1450 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1451 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1452 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1453 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1454 part.
1456 @findex GET_MODE_NUNITS
1457 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1458 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1459 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1461 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1462 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1463 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1464 @end table
1466 The following 3 variables are defined on every target.   They can be
1467 used to allocate buffers that are guaranteed to be large enough to
1468 hold any value that can be represented on the target.   The first two
1469 can be overridden by defining them in the target's mode.def file,
1470 however, the value must be a constant that can determined very early
1471 in the compilation process.   The third symbol cannot be overridden.
1473 @table @code
1474 @findex BITS_PER_UNIT
1475 @item BITS_PER_UNIT
1476 The number of bits in an addressable storage unit (byte).  If you do
1477 not define this, the default is 8.
1479 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1480 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1481 The maximum bitsize of any mode that is used in integer math.  This
1482 should be overridden by the target if it uses large integers as
1483 containers for larger vectors but otherwise never uses the contents to
1484 compute integer values.
1486 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1487 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1488 The bitsize of the largest mode on the target.   
1489 @end table
1491 @findex byte_mode
1492 @findex word_mode
1493 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1494 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1495 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1496 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1498 @node Constants
1499 @section Constant Expression Types
1500 @cindex RTL constants
1501 @cindex RTL constant expression types
1503 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1505 @table @code
1506 @findex const_int
1507 @item (const_int @var{i})
1508 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1509 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1510 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1512 Constants generated for modes with fewer bits than in
1513 @code{HOST_WIDE_INT} must be sign extended to full width (e.g., with
1514 @code{gen_int_mode}).  For constants for modes with more bits than in
1515 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1516 copies of the top bit.  Note however that values are neither
1517 inherently signed nor inherently unsigned; where necessary, signedness
1518 is determined by the rtl operation instead.
1520 @findex const0_rtx
1521 @findex const1_rtx
1522 @findex const2_rtx
1523 @findex constm1_rtx
1524 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1525 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1526 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1527 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1528 only expression for integer value negative one is found in
1529 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1530 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1531 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1532 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1534 @findex const_true_rtx
1535 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1536 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1537 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1538 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1539 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1540 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1542 @findex const_double
1543 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1544 This represents either a floating-point constant of mode @var{m} or
1545 (on older ports that do not define
1546 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT}) an integer constant too large to fit
1547 into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT} bits but small enough to fit within
1548 twice that number of bits.  In the latter case, @var{m} will be
1549 @code{VOIDmode}.  For integral values constants for modes with more
1550 bits than twice the number in @code{HOST_WIDE_INT} the implied high
1551 order bits of that constant are copies of the top bit of
1552 @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.  Note however that integral values are
1553 neither inherently signed nor inherently unsigned; where necessary,
1554 signedness is determined by the rtl operation instead.
1556 On more modern ports, @code{CONST_DOUBLE} only represents floating
1557 point values.  New ports define @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to
1558 make this designation.
1560 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1561 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1562 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1563 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1565 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1566 the number of integers used to store the value depends on the size of
1567 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1568 represent a floating point number, but not precisely in the target
1569 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1570 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1571 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1573 @findex CONST_WIDE_INT
1574 @item (const_wide_int:@var{m} @var{nunits} @var{elt0} @dots{})
1575 This contains an array of @code{HOST_WIDE_INT}s that is large enough
1576 to hold any constant that can be represented on the target.  This form
1577 of rtl is only used on targets that define
1578 @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} to be nonzero and then
1579 @code{CONST_DOUBLE}s are only used to hold floating-point values.  If
1580 the target leaves @code{TARGET_SUPPORTS_WIDE_INT} defined as 0,
1581 @code{CONST_WIDE_INT}s are not used and @code{CONST_DOUBLE}s are as
1582 they were before.
1584 The values are stored in a compressed format.  The higher-order
1585 0s or -1s are not represented if they are just the logical sign
1586 extension of the number that is represented.
1588 @findex CONST_WIDE_INT_VEC
1589 @item CONST_WIDE_INT_VEC (@var{code})
1590 Returns the entire array of @code{HOST_WIDE_INT}s that are used to
1591 store the value.  This macro should be rarely used.
1593 @findex CONST_WIDE_INT_NUNITS
1594 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code})
1595 The number of @code{HOST_WIDE_INT}s used to represent the number.
1596 Note that this generally is smaller than the number of
1597 @code{HOST_WIDE_INT}s implied by the mode size.
1599 @findex CONST_WIDE_INT_ELT
1600 @item CONST_WIDE_INT_NUNITS (@var{code},@var{i})
1601 Returns the @code{i}th element of the array.   Element 0 is contains
1602 the low order bits of the constant.
1604 @findex const_fixed
1605 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1606 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1607 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1608 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1609 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1610 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1612 @findex const_vector
1613 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1614 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1615 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1616 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1618 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1619 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1621 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1622 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1623 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1624 desired.
1626 @findex const_string
1627 @item (const_string @var{str})
1628 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1629 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1630 strings in C are placed in memory.
1632 @findex symbol_ref
1633 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1634 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1635 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1636 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1637 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1638 with @samp{_}.
1640 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1641 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1643 @findex label_ref
1644 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1645 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1646 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1647 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1648 sequence to identify the place where the label should go.
1650 The reason for using a distinct expression type for code label
1651 references is so that jump optimization can distinguish them.
1653 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1654 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1656 @findex const
1657 @item (const:@var{m} @var{exp})
1658 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1659 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1660 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1661 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1662 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1663 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1665 @var{m} should be @code{Pmode}.
1667 @findex high
1668 @item (high:@var{m} @var{exp})
1669 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1670 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1671 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1672 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1673 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1674 reference a global memory location.
1676 @var{m} should be @code{Pmode}.
1677 @end table
1679 @findex CONST0_RTX
1680 @findex CONST1_RTX
1681 @findex CONST2_RTX
1682 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1683 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1684 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1685 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1686 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1687 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1688 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1689 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1690 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1691 for vector modes.
1693 @node Regs and Memory
1694 @section Registers and Memory
1695 @cindex RTL register expressions
1696 @cindex RTL memory expressions
1698 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1699 registers and to main memory.
1701 @table @code
1702 @findex reg
1703 @cindex hard registers
1704 @cindex pseudo registers
1705 @item (reg:@var{m} @var{n})
1706 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1707 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1708 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1709 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1710 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1711 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1712 registers or into memory references.
1714 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1715 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1716 For example, a register may contain a full word but there may be
1717 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1718 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1719 various precisions.
1721 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1722 the mode must always be specified.
1724 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1725 description, since the number of hard registers on the machine is an
1726 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1727 all of the machine registers must be general registers.  All the
1728 machine registers that can be used for storage of data are given
1729 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1730 instructions or can hold only certain types of data.
1732 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1733 function, but each pseudo register is given a natural mode
1734 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1735 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1736 expression is used.
1738 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1739 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1740 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1741 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1742 with the specified one.
1744 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1745 represented by a unique @code{reg} expression.
1747 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1748 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1749 Some pseudo register numbers, those within the range of
1750 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1751 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1752 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1753 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1754 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1756 @table @code
1757 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1758 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1759 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1760 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1761 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1762 registers.
1764 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1765 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1766 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1767 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1768 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1770 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1771 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1772 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1773 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1774 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1775 to the first variable on the stack.
1777 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1778 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1779 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1780 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1781 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1783 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1784 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1785 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1786 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1787 memory desired.
1789 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1790 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1791 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1792 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1794 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1795 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1796 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1797 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1798 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1800 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1801 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1802 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1803 @end table
1805 @findex subreg
1806 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1808 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1809 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1810 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1812 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1813 operate on it in a different mode, the register must be
1814 enclosed in a @code{subreg}.
1816 There are currently three supported types for the first operand of a
1817 @code{subreg}:
1818 @itemize
1819 @item pseudo registers
1820 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1821 @code{reg}s as their first operand.
1823 @item mem
1824 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1825 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1826 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1827 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1828 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1829 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1830 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1831 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1832 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1833 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1834 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1835 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1837 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1838 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1839 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1840 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1841 supported in the future.
1843 @item hard registers
1844 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1845 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1846 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1848 @end itemize
1850 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1851 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1853 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1854 usage and rules:
1856 @table @asis
1857 @item Paradoxical subregs
1858 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1859 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1860 class of @code{subreg} is:
1862 @smallexample
1863 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1864 @end smallexample
1866 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1867 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1868 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1869 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1870 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1871 defined.
1873 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1875 @itemize
1876 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1877 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1878 can control how the high-order bits are defined.
1880 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1881 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1882 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1883 Such subregs usually represent local variables, register variables
1884 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1886 @end itemize
1888 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1889 big-endian targets.
1891 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1893 @smallexample
1894 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1895 @end smallexample
1897 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1898 2 bytes.  A subsequent:
1900 @smallexample
1901 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1902 @end smallexample
1904 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1905 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1906 false.
1908 @item Normal subregs
1909 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1910 expression is called @dfn{normal}.
1912 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1913 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1914 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1915 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1916 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1918 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1919 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1920 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1921 alone.
1923 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1924 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1925 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1926 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1927 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1928 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1930 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1931 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1932 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1933 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1935 @itemize
1936 @item
1937 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1938 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1939 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1940 significant word.
1942 @item
1943 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1944 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1945 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1946 significant byte within a word.
1947 @end itemize
1949 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1950 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1951 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1952 floating point values as if they had the same endianness as integer
1953 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1954 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1955 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1957 Thus,
1959 @smallexample
1960 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1961 @end smallexample
1963 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1965 @smallexample
1966 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1967 @end smallexample
1969 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1970 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1972 @end table
1974 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1975 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1976 number of undefined bits.  For example:
1978 @smallexample
1979 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1980 @end smallexample
1982 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1983 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1984 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1985 two @code{subreg}s:
1987 @smallexample
1988 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1989 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1990 @end smallexample
1992 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1993 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1994 of undefined bits.
1996 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1998 @smallexample
1999 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
2000 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
2001 @end smallexample
2003 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
2004 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
2005 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
2006 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
2008 @smallexample
2009 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
2010 @end smallexample
2012 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
2013 value @samp{(reg:HI 4)}.
2015 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
2016 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
2017 If the semantics are not correct for particular combinations of
2018 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
2019 must ensure that those combinations are never used.  For example:
2021 @smallexample
2022 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
2023 @end smallexample
2025 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
2027 @findex SUBREG_REG
2028 @findex SUBREG_BYTE
2029 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
2030 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
2031 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
2033 It has been several years since a platform in which
2034 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
2035 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
2036 may be confronted with code rot.
2038 @findex scratch
2039 @cindex scratch operands
2040 @item (scratch:@var{m})
2041 This represents a scratch register that will be required for the
2042 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
2043 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
2044 the reload pass.
2046 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
2047 (@pxref{Side Effects}).
2049 @findex cc0
2050 @cindex condition code register
2051 @item (cc0)
2052 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2053 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2055 @itemize @bullet
2056 @item
2057 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2058 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2060 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2061 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2062 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2063 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2065 @item
2066 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2067 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2068 which comparison instructions must specify the condition to test.
2070 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2071 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2072 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2073 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2074 @end itemize
2076 @findex cc0_rtx
2077 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2078 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2079 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2081 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2082 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2083 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2084 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2085 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2086 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2087 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2088 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2090 On some machines, the condition code register is given a register number
2091 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2092 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2093 condition code.  Other machines store condition codes in general
2094 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2096 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2097 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2098 condition code.  This is best handled by normally generating the
2099 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2100 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2101 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2102 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2104 @findex pc
2105 @item (pc)
2106 @cindex program counter
2107 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2108 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2109 certain specific contexts in jump instructions.
2111 @findex pc_rtx
2112 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2113 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2114 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2116 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2117 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2119 @findex mem
2120 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2121 This RTX represents a reference to main memory at an address
2122 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2123 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2124 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2125 reference the same memory address.
2127 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2128 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2129 stack deallocation patterns.
2131 @findex concat
2132 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2133 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2134 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2135 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2136 ordinary insn chain.
2138 @findex concatn
2139 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2140 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2141 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2142 declarations, and not in the insn chain.
2143 @end table
2145 @node Arithmetic
2146 @section RTL Expressions for Arithmetic
2147 @cindex arithmetic, in RTL
2148 @cindex math, in RTL
2149 @cindex RTL expressions for arithmetic
2151 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2152 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2153 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2154 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2156 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2157 second operand.
2159 @table @code
2160 @findex plus
2161 @findex ss_plus
2162 @findex us_plus
2163 @cindex RTL sum
2164 @cindex RTL addition
2165 @cindex RTL addition with signed saturation
2166 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2167 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2168 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2169 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2171 These three expressions all represent the sum of the values
2172 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2173 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2174 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2175 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2176 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2178 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2180 @findex lo_sum
2181 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2183 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2184 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2185 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2186 to reference a global memory location.
2188 The number of low order bits is machine-dependent but is
2189 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2190 bits set by @code{high}.
2192 @var{m} should be @code{Pmode}.
2194 @findex minus
2195 @findex ss_minus
2196 @findex us_minus
2197 @cindex RTL difference
2198 @cindex RTL subtraction
2199 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2200 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2201 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2202 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2203 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2205 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2206 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2207 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2209 @findex compare
2210 @cindex RTL comparison
2211 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2212 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2213 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2214 infinite precision.
2216 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2217 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2218 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2219 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2220 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2221 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2223 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2224 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2225 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2226 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2227 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2228 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2229 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2230 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2231 this information.
2233 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2234 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2235 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2236 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2237 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2238 be @code{VOIDmode}.
2240 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2241 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2243 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2244 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2245 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2246 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2247 still known.
2249 @findex neg
2250 @findex ss_neg
2251 @findex us_neg
2252 @cindex negation
2253 @cindex negation with signed saturation
2254 @cindex negation with unsigned saturation
2255 @item (neg:@var{m} @var{x})
2256 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2257 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2258 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2259 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2260 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2261 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2262 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2263 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2264 maximum or minimum signed or unsigned value.
2266 @findex mult
2267 @findex ss_mult
2268 @findex us_mult
2269 @cindex multiplication
2270 @cindex product
2271 @cindex multiplication with signed saturation
2272 @cindex multiplication with unsigned saturation
2273 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2274 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2275 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2276 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2277 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2278 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2279 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2281 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2282 than the operands.  Write the pattern for this as
2284 @smallexample
2285 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2286 @end smallexample
2288 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2289 not be the same.
2291 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2292 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2294 @findex fma
2295 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2296 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2297 functions that do a combined multiply of @var{x} and @var{y} and then
2298 adding to@var{z} without doing an intermediate rounding step.
2300 @findex div
2301 @findex ss_div
2302 @cindex division
2303 @cindex signed division
2304 @cindex signed division with signed saturation
2305 @cindex quotient
2306 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2307 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2308 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2309 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2310 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2311 quotient.
2312 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2313 or minimum signed value.
2315 Some machines have division instructions in which the operands and
2316 quotient widths are not all the same; you should represent
2317 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2319 @smallexample
2320 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2321 @end smallexample
2323 @findex udiv
2324 @cindex unsigned division
2325 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2326 @cindex division
2327 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2328 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2329 Like @code{div} but represents unsigned division.
2330 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2331 or minimum unsigned value.
2333 @findex mod
2334 @findex umod
2335 @cindex remainder
2336 @cindex division
2337 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2338 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2339 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2340 the quotient.
2342 @findex smin
2343 @findex smax
2344 @cindex signed minimum
2345 @cindex signed maximum
2346 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2347 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2348 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2349 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2350 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2351 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2352 is returned as the result.
2354 @findex umin
2355 @findex umax
2356 @cindex unsigned minimum and maximum
2357 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2358 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2359 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2360 integers.
2362 @findex not
2363 @cindex complement, bitwise
2364 @cindex bitwise complement
2365 @item (not:@var{m} @var{x})
2366 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2367 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2369 @findex and
2370 @cindex logical-and, bitwise
2371 @cindex bitwise logical-and
2372 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2373 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2374 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2375 a fixed-point machine mode.
2377 @findex ior
2378 @cindex inclusive-or, bitwise
2379 @cindex bitwise inclusive-or
2380 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2381 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2382 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2383 fixed-point mode.
2385 @findex xor
2386 @cindex exclusive-or, bitwise
2387 @cindex bitwise exclusive-or
2388 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2389 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2390 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2391 fixed-point mode.
2393 @findex ashift
2394 @findex ss_ashift
2395 @findex us_ashift
2396 @cindex left shift
2397 @cindex shift
2398 @cindex arithmetic shift
2399 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2400 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2401 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2402 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2403 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2404 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2405 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2406 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2407 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2408 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2409 shifted out differs from the final sign bit.
2411 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2412 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2413 mode is determined by the mode called for in the machine description
2414 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2415 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2417 @findex lshiftrt
2418 @cindex right shift
2419 @findex ashiftrt
2420 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2421 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2422 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2423 these two operations are distinct.
2425 @findex rotate
2426 @cindex rotate
2427 @cindex left rotate
2428 @findex rotatert
2429 @cindex right rotate
2430 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2431 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2432 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2433 use @code{rotate}.
2435 @findex abs
2436 @findex ss_abs
2437 @cindex absolute value
2438 @item (abs:@var{m} @var{x})
2439 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2440 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2441 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2442 maximum signed value.
2445 @findex sqrt
2446 @cindex square root
2447 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2448 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2449 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2451 @findex ffs
2452 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2453 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2454 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2455 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2456 or @code{VOIDmode}.
2458 @findex clrsb
2459 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2460 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2461 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2462 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2463 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2464 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2466 @findex clz
2467 @item (clz:@var{m} @var{x})
2468 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2469 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2470 If @var{x} is zero, the value is determined by
2471 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2472 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2473 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2475 @findex ctz
2476 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2477 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2478 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2479 If @var{x} is zero, the value is determined by
2480 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2481 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2482 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2484 @findex popcount
2485 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2486 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2487 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2489 @findex parity
2490 @item (parity:@var{m} @var{x})
2491 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2492 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2493 @code{VOIDmode}.
2495 @findex bswap
2496 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2497 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2498 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2499 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2500 @end table
2502 @node Comparisons
2503 @section Comparison Operations
2504 @cindex RTL comparison operations
2506 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2507 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2508 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2509 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2510 whose results have a `MODE_INT' mode,
2511 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2512 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2513 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2514 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2515 that return vector results.
2516 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2517 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2518 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2519 @code{VOIDmode}.
2521 @cindex condition codes
2522 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2523 comparison operators may be used to compare the condition codes
2524 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2525 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2526 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2527 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2528 code; only @code{note} insns may separate them.
2530 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2531 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2532 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2533 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2534 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2535 constant folding.
2537 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2538 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2539 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2540 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2541 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2542 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2544 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2545 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2546 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2547 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2548 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2549 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2551 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2552 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2554 @table @code
2555 @findex eq
2556 @cindex equal
2557 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2558 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2559 are equal, otherwise 0.
2561 @findex ne
2562 @cindex not equal
2563 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2564 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2565 are not equal, otherwise 0.
2567 @findex gt
2568 @cindex greater than
2569 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2570 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2571 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2573 @findex gtu
2574 @cindex greater than
2575 @cindex unsigned greater than
2576 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2577 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2579 @findex lt
2580 @cindex less than
2581 @findex ltu
2582 @cindex unsigned less than
2583 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2584 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2585 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2587 @findex ge
2588 @cindex greater than
2589 @findex geu
2590 @cindex unsigned greater than
2591 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2592 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2593 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2595 @findex le
2596 @cindex less than or equal
2597 @findex leu
2598 @cindex unsigned less than
2599 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2600 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2601 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2603 @findex if_then_else
2604 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2605 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2606 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2607 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2608 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2609 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2611 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2612 to express conditional jumps.
2614 @findex cond
2615 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2616 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2617 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2618 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2619 none of the tests are nonzero expressions.
2621 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2622 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2623 @end table
2625 @node Bit-Fields
2626 @section Bit-Fields
2627 @cindex bit-fields
2629 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2631 @table @code
2632 @findex sign_extract
2633 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2634 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2635 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2636 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2637 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2638 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2639 @var{pos} counts from.
2641 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2642 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2643 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2644 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2645 which is the default if none is specified.
2647 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2648 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2650 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2651 @var{loc} if it were a register.
2653 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2654 in RTL.
2656 @findex zero_extract
2657 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2658 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2659 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2660 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2662 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2663 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2664 insertion of a value into the specified bit-field.
2665 @end table
2667 @node Vector Operations
2668 @section Vector Operations
2669 @cindex vector operations
2671 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2672 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2673 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2674 operations.
2676 @table @code
2677 @findex vec_merge
2678 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2679 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2680 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2681 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2682 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2683 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2684 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2686 @findex vec_select
2687 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2688 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2689 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2690 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2691 number of the source subpart that should be stored into it.
2692 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2693 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2694 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2696 @findex vec_concat
2697 @item (vec_concat:@var{m} @var{x1} @var{x2})
2698 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2699 vectors or scalars @var{x1} and @var{x2}; its length is the sum of the
2700 lengths of the two inputs.
2702 @findex vec_duplicate
2703 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{x})
2704 This operation converts a scalar into a vector or a small vector into a
2705 larger one by duplicating the input values.  The output vector mode must have
2706 the same submodes as the input vector mode or the scalar modes, and the
2707 number of output parts must be an integer multiple of the number of input
2708 parts.
2710 @end table
2712 @node Conversions
2713 @section Conversions
2714 @cindex conversions
2715 @cindex machine mode conversions
2717 All conversions between machine modes must be represented by
2718 explicit conversion operations.  For example, an expression
2719 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2720 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2721 operation requires two operands of the same machine mode.
2722 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2723 operation, as in
2725 @smallexample
2726 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2727 @end smallexample
2729 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2730 may be more than one way of converting from a given starting mode
2731 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2732 to do it.
2734 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2735 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2736 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2737 must be placed into a register.
2739 @table @code
2740 @findex sign_extend
2741 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2742 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2743 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2744 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2746 @findex zero_extend
2747 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2748 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2749 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2750 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2752 @findex float_extend
2753 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2754 Represents the result of extending the value @var{x}
2755 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2756 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2758 @findex truncate
2759 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2760 Represents the result of truncating the value @var{x}
2761 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2762 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2764 @findex ss_truncate
2765 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2766 Represents the result of truncating the value @var{x}
2767 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2768 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2769 modes.
2771 @findex us_truncate
2772 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2773 Represents the result of truncating the value @var{x}
2774 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2775 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2776 modes.
2778 @findex float_truncate
2779 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2780 Represents the result of truncating the value @var{x}
2781 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2782 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2784 @findex float
2785 @item (float:@var{m} @var{x})
2786 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2787 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2789 @findex unsigned_float
2790 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2791 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2792 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2794 @findex fix
2795 @item (fix:@var{m} @var{x})
2796 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2797 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2798 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2799 towards zero.
2801 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2802 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2803 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2804 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2806 @findex unsigned_fix
2807 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2808 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2809 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2810 is not specified.
2812 @findex fract_convert
2813 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2814 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2815 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2816 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2817 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2818 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2819 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2821 @findex sat_fract
2822 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2823 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2824 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2825 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2826 fixed-point mode @var{m}.
2827 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2828 maximum or the minimum.
2830 @findex unsigned_fract_convert
2831 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2832 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2833 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2834 fixed-point mode @var{m}.
2835 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2837 @findex unsigned_sat_fract
2838 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2839 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2840 fixed-point mode @var{m}.
2841 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2842 maximum or the minimum.
2843 @end table
2845 @node RTL Declarations
2846 @section Declarations
2847 @cindex RTL declarations
2848 @cindex declarations, RTL
2850 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2851 but rather state assertions about their operands.
2853 @table @code
2854 @findex strict_low_part
2855 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2856 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2857 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2858 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2859 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2861 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2862 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2863 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2864 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2865 register when @var{m} is less than a word.
2866 @end table
2868 @node Side Effects
2869 @section Side Effect Expressions
2870 @cindex RTL side effect expressions
2872 The expression codes described so far represent values, not actions.
2873 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2874 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2875 expression codes are used to represent side effects.
2877 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2878 the codes described above, which represent values, appear only as
2879 the operands of these.
2881 @table @code
2882 @findex set
2883 @item (set @var{lval} @var{x})
2884 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2885 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2886 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2887 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2888 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2890 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2891 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2893 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2894 width of the register, then it means that the part of the register
2895 specified by the machine mode is given the specified value and the
2896 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2897 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2898 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2899 an undefined way.
2901 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2902 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2903 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2905 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2906 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2907 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2908 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2909 appear in @var{lval}.
2911 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2912 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2913 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2914 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2915 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2916 Use the former expression to save space during the compilation.
2918 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2919 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2920 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2921 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2922 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2923 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2924 is also passed partly in memory.
2926 @cindex jump instructions and @code{set}
2927 @cindex @code{if_then_else} usage
2928 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2929 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2930 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2931 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2932 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2933 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2934 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2935 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2936 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2937 branch tables.
2939 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2940 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2941 valid for the mode of @var{lval}.
2943 @findex SET_DEST
2944 @findex SET_SRC
2945 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2946 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2948 @findex return
2949 @item (return)
2950 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2951 current function, on machines where this can be done with one
2952 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2953 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2954 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2955 the @code{return} expression code is never used.
2957 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2958 placed in @code{pc} to return to the caller.
2960 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2961 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2963 @findex simple_return
2964 @item (simple_return)
2965 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
2966 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
2967 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
2968 conditional jumps.
2970 @findex call
2971 @item (call @var{function} @var{nargs})
2972 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2973 whose address is the address of the function to be called.
2974 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2975 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2976 others, it represents the number of argument registers.
2978 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2979 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2980 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2981 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2982 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2983 addressed.
2985 @findex clobber
2986 @item (clobber @var{x})
2987 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2988 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2989 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2991 One place this is used is in string instructions that store standard
2992 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2993 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2994 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2995 attempt to keep data in them across the string instruction.
2997 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2998 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2999 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
3000 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
3002 Note that the machine description classifies certain hard registers as
3003 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
3004 default to clobber these registers, so there is no need to use
3005 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
3006 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
3007 unless the function is declared @code{const}.
3009 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
3010 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
3011 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
3012 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
3013 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
3015 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
3016 and add instructions don't use an MQ register but which has an
3017 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
3018 a combined instruction might require a temporary register while the
3019 constituent instructions might not.
3021 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
3022 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
3023 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
3024 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
3025 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
3026 register to the clobber and the input operands if there is an insn
3027 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
3028 the clobber and the hard register is in register classes of the
3029 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
3030 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
3031 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
3032 there for use as a temporary.
3034 For instructions that require a temporary register, you should use
3035 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
3036 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
3037 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
3038 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
3039 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
3041 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
3042 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
3043 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
3044 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
3046 @findex use
3047 @item (use @var{x})
3048 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
3049 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
3050 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3051 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3052 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3054 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3055 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3056 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3057 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3058 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3059 of a special control register:
3061 @smallexample
3062 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3063                                        (reg:SI 4)] 0))
3064            (use (reg:SI 1))])
3065 @end smallexample
3067 @noindent
3069 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3070 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3071 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3072 if register 1 changes in between.
3074 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3075 that the register is live.  You should think twice before adding
3076 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3077 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3078 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3079 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3080 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3081 @samp{call} patterns.
3083 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3084 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3085 before the reload phase exits.
3087 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3088 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3089 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3090 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3091 phase exits.
3093 @findex parallel
3094 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3095 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3096 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3097 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3098 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3099 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3101 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3102 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3103 performed.  For example,
3105 @smallexample
3106 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3107            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3108 @end smallexample
3110 @noindent
3111 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3112 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3113 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3114 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3116 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3117 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3118 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3119 instruction this way:
3121 @smallexample
3122 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3123            (set (pc) (if_then_else
3124                         (eq (cc0) (const_int 0))
3125                         (label_ref @dots{})
3126                         (pc)))])
3127 @end smallexample
3129 @noindent
3130 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3131 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3132 new value that is set by this instruction.
3134 @cindex peephole optimization, RTL representation
3135 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3136 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3137 whose elements are the operands needed to output the resulting
3138 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3139 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3140 but it is OK then because no further optimization remains to be done.
3141 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3142 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3144 @findex cond_exec
3145 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3146 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3147 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3148 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3149 side-effects.
3151 @findex sequence
3152 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3153 Represents a sequence of insns.  If a @code{sequence} appears in the
3154 chain of insns, then each of the @var{insns} that appears in the sequence
3155 must be suitable for appearing in the chain of insns, i.e. must satisfy
3156 the @code{INSN_P} predicate.
3158 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3159 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3160 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3161 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3163 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3164 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3165 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3166 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3167 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3168 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3169 @xref{Delay Slots}.
3171 Some back ends also use @code{sequence} objects for purposes other than
3172 delay-slot groups.  This is not supported in the common parts of the
3173 compiler, which treat such sequences as delay-slot groups.
3175 DWARF2 Call Frame Address (CFA) adjustments are sometimes also expressed
3176 using @code{sequence} objects as the value of a @code{RTX_FRAME_RELATED_P}
3177 note.  This only happens if the CFA adjustments cannot be easily derived
3178 from the pattern of the instruction to which the note is attached.  In
3179 such cases, the value of the note is used instead of best-guesing the
3180 semantics of the instruction.  The back end can attach notes containing
3181 a @code{sequence} of @code{set} patterns that express the effect of the
3182 parent instruction.
3183 @end table
3185 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3186 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3187 effects as such:
3189 @table @code
3190 @findex asm_input
3191 @item (asm_input @var{s})
3192 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3194 @findex unspec
3195 @findex unspec_volatile
3196 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3197 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3198 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3199 selects between multiple machine-specific operations.
3200 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3201 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3203 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3204 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3206 @findex addr_vec
3207 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3208 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3209 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3210 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3211 @code{Pmode}.
3213 @findex addr_diff_vec
3214 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3215 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3216 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3217 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3218 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3219 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3220 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3221 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3222 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3224 @findex prefetch
3225 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3226 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3227 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3228 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3229 prefetch.
3230 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3231 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3232 targets that do not support locality hints should ignore this.
3234 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3235 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3236 instructions.
3237 @end table
3239 @node Incdec
3240 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3241 @cindex RTL preincrement
3242 @cindex RTL postincrement
3243 @cindex RTL predecrement
3244 @cindex RTL postdecrement
3246 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3248 @table @code
3249 @findex pre_dec
3250 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3251 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3252 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3253 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3254 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3255 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3256 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3257 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3258 example of its use:
3260 @smallexample
3261 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3262 @end smallexample
3264 @noindent
3265 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3266 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3268 @findex pre_inc
3269 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3270 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3272 @findex post_dec
3273 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3274 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3275 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3276 being decremented.
3278 @findex post_inc
3279 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3280 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3282 @findex post_modify
3283 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3285 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3286 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3287 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3288 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3290 The expression @var{y} must be one of three forms:
3291 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3292 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3293 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3294 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3296 Here is an example of its use:
3298 @smallexample
3299 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3300                                           (reg:SI 48))))
3301 @end smallexample
3303 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3304 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3306 @findex pre_modify
3307 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3308 Similar except side effects happen before the use.
3309 @end table
3311 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3312 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3313 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3314 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3315 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3316 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3318 If a register used as the operand of these expressions is used in
3319 another address in an insn, the original value of the register is used.
3320 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3321 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3322 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3323 as ambiguous and disallowed.
3325 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3326 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3327 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3328 done because machines that allow these operations at all typically
3329 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3330 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3331 in the machine description.
3333 @node Assembler
3334 @section Assembler Instructions as Expressions
3335 @cindex assembler instructions in RTL
3337 @cindex @code{asm_operands}, usage
3338 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3339 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3340 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3341 a single output operand, like this:
3343 @smallexample
3344 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3345 @end smallexample
3347 @noindent
3348 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3349 the value that is stored in @code{outputvar}:
3351 @smallexample
3352 (set @var{rtx-for-outputvar}
3353      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3354                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3355                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3356                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3357 @end smallexample
3359 @noindent
3360 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3361 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3362 output operand among the output operands specified, a vector of input
3363 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3364 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3365 @code{*z}.
3367 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3368 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3369 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3370 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3371 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3372 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3374 @node Debug Information
3375 @section Variable Location Debug Information in RTL
3376 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3378 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3379 annotations to determine what user variables memory and register
3380 references refer to.
3382 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3383 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3384 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3385 location may vary, it relies on the following types of notes.
3387 @table @code
3388 @findex var_location
3389 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3390 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3391 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3392 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3393 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3394 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3395 indicating whether the variable is known to be initialized or
3396 uninitialized.
3398 @findex debug_expr
3399 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3400 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3401 that points back to it, within value expressions in
3402 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3404 @end table
3406 @node Insns
3407 @section Insns
3408 @cindex insns
3410 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3411 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3412 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3413 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3414 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3415 declarative information.
3417 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3418 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3419 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3420 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3421 these copies will always be identical and will only appear inside a
3422 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3423 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3424 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3425 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3426 always used:
3428 @table @code
3429 @findex INSN_UID
3430 @item INSN_UID (@var{i})
3431 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3433 @findex PREV_INSN
3434 @item PREV_INSN (@var{i})
3435 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3436 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3438 @findex NEXT_INSN
3439 @item NEXT_INSN (@var{i})
3440 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3441 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3442 @end table
3444 @findex get_insns
3445 @findex get_last_insn
3446 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3447 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3448 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3449 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3450 the first insn,
3452 @smallexample
3453 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3454 @end smallexample
3456 @noindent
3457 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3459 @smallexample
3460 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3461 @end smallexample
3463 @noindent
3464 is always true.
3466 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3467 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3468 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3469 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3470 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3471 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3473 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3474 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3475 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3476 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3477 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3478 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3479 to find the containing @code{sequence} expression.
3481 Every insn has one of the following expression codes:
3483 @table @code
3484 @findex insn
3485 @item insn
3486 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3487 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3488 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3489 should jump or do function calls.
3491 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3492 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3494 @findex jump_insn
3495 @item jump_insn
3496 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3497 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3498 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3499 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3500 @code{jump_insn}.
3502 @findex JUMP_LABEL
3503 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3504 accessed in the same way and in addition contain a field
3505 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3507 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3508 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3509 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3510 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3511 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3512 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3513 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3514 insn.
3516 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3517 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3519 @findex call_insn
3520 @item call_insn
3521 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3522 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3523 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3524 unpredictably.
3526 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3527 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3528 accessed in the same way and in addition contain a field
3529 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3530 @code{expr_list} expressions) containing @code{use}, @code{clobber} and
3531 sometimes @code{set} expressions that denote hard registers and
3532 @code{mem}s used or clobbered by the called function.
3534 A @code{mem} generally points to a stack slot in which arguments passed
3535 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3536 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3537 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3538 the stack slot will be mentioned in @code{clobber} and @code{use}
3539 entries; if it's callee-copied, only a @code{use} will appear, and the
3540 @code{mem} may point to addresses that are not stack slots.
3542 Registers occurring inside a @code{clobber} in this list augment
3543 registers specified in @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3544 Basics}).
3546 If the list contains a @code{set} involving two registers, it indicates
3547 that the function returns one of its arguments.  Such a @code{set} may
3548 look like a no-op if the same register holds the argument and the return
3549 value.
3551 @findex code_label
3552 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3553 @item code_label
3554 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3555 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3556 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3557 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3558 labels in the compilation (not just in the current function).
3559 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3560 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3561 the label number.
3563 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3564 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3565 the label, as a number.
3567 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3568 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3570 @findex LABEL_NUSES
3571 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3572 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3573 referenced in the current function.
3575 @findex LABEL_KIND
3576 @findex SET_LABEL_KIND
3577 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3578 @cindex alternate entry points
3579 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3580 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3581 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3582 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3583 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3584 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3585 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3586 same name).
3588 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3589 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3590 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3591 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3592 The only place that cares about the distinction between static, global,
3593 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3594 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3595 @file{final.c}.
3597 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3599 @findex jump_table_data
3600 @item jump_table_data
3601 A @code{jump_table_data} insn is a placeholder for the jump-table data
3602 of a @code{casesi} or @code{tablejump} insn.  They are placed after
3603 a @code{tablejump_p} insn.  A @code{jump_table_data} insn is not part o
3604 a basic blockm but it is associated with the basic block that ends with
3605 the @code{tablejump_p} insn.  The @code{PATTERN} of a @code{jump_table_data}
3606 is always either an @code{addr_vec} or an @code{addr_diff_vec}, and a
3607 @code{jump_table_data} insn is always preceded by a @code{code_label}.
3608 The @code{tablejump_p} insn refers to that @code{code_label} via its
3609 @code{JUMP_LABEL}.
3611 @findex barrier
3612 @item barrier
3613 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3614 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3615 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3616 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3617 They contain no information beyond the three standard fields.
3619 @findex note
3620 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3621 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3622 @item note
3623 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3624 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3625 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3626 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3628 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3629 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3630 that the line came from.  These notes control generation of line
3631 number data in the assembler output.
3633 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3634 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3635 must contain a null pointer):
3637 @table @code
3638 @findex NOTE_INSN_DELETED
3639 @item NOTE_INSN_DELETED
3640 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3641 delete insns by altering them into notes of this kind.
3643 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3644 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3645 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3646 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3647 code jumps to it.
3649 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3650 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3651 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3652 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3653 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3654 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3655 of debugging information.
3657 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3658 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3659 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3660 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3661 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3662 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_EH_HANDLER}
3663 identifies which region is associated with these notes.
3665 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3666 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3667 Appears at the start of the function body, after the function
3668 prologue.
3670 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3671 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3672 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3673 This note is used to generate variable location debugging information.
3674 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3675 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3676 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3677 point in the program up to the next such note for the same user
3678 variable.
3680 @end table
3682 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3684 @findex debug_insn
3685 @findex INSN_VAR_LOCATION
3686 @item debug_insn
3687 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3688 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3689 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3690 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3691 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3692 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3693 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3694 it stands for the value bound to the corresponding
3695 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3697 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3698 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3699 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3700 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3701 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3702 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3703 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3704 be used to compute the value of each user variable at as many points
3705 (ranges, actually) in the program as possible.
3707 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3708 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3709 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3710 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3711 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3712 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3713 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3714 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3715 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3716 point in which the register is modified.
3718 @end table
3720 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3721 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3722 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3723 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3724 phases use the mode for various purposes.
3726 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3727 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3728 been processed.
3730 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3731 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3732 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3733 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3734 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3736 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3737 and @code{call_insn} insns:
3739 @table @code
3740 @findex PATTERN
3741 @item PATTERN (@var{i})
3742 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3743 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3744 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3745 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3746 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3747 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3748 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3749 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3750 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3751 @code{parallel} expression.
3753 @findex INSN_CODE
3754 @item INSN_CODE (@var{i})
3755 An integer that says which pattern in the machine description matches
3756 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3758 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3759 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3760 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3762 @findex asm_noperands
3763 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3764 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3765 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3766 such insns.
3768 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3769 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3770 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3772 @findex LOG_LINKS
3773 @item LOG_LINKS (@var{i})
3774 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3775 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3776 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3777 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3778 Def-use and use-def chains are now preferred.
3780 @findex REG_NOTES
3781 @item REG_NOTES (@var{i})
3782 A list (chain of @code{expr_list}, @code{insn_list} and @code{int_list}
3783 expressions) giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3784 information pertaining to the registers used in this insn.
3785 @end table
3787 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3788 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3789 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3790 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3791 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3792 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3793 expressions).  Their order is not significant.
3795 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3796 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3797 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3798 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3799 that are used for the first time in this insn.
3801 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3802 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} and @code{int_list}
3803 expressions in addition to @code{insn_list} expressions.  There are several
3804 kinds of register notes, which are distinguished by the machine mode, which
3805 in a register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3806 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3807 the kind of note.
3809 @findex REG_NOTE_KIND
3810 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3811 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3812 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3813 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3814 @var{newkind}.
3816 Register notes are of three classes: They may say something about an
3817 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3818 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3819 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3821 These register notes annotate inputs to an insn:
3823 @table @code
3824 @findex REG_DEAD
3825 @item REG_DEAD
3826 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3827 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3828 of the program.
3830 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3831 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3832 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3834 @findex REG_UNUSED
3835 @item REG_UNUSED
3836 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3837 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3838 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3839 These two notes are independent; both may be present for the same
3840 register.
3842 @findex REG_INC
3843 @item REG_INC
3844 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3845 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3846 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3847 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3849 @findex REG_NONNEG
3850 @item REG_NONNEG
3851 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3852 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3853 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3855 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3856 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3858 @findex REG_LABEL_OPERAND
3859 @item REG_LABEL_OPERAND
3860 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3861 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3862 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3863 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3864 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3865 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3866 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3868 @findex REG_LABEL_TARGET
3869 @item REG_LABEL_TARGET
3870 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3871 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3872 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3873 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3874 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3875 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3876 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3878 @findex REG_CROSSING_JUMP
3879 @item REG_CROSSING_JUMP
3880 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3881 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3882 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3883 of this note indicates to other optimizations that this branching
3884 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3885 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3886 into hot and cold sections is turned on.
3888 @findex REG_SETJMP
3889 @item REG_SETJMP
3890 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
3891 related function.
3892 @end table
3894 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3896 @table @code
3897 @findex REG_EQUIV
3898 @findex REG_EQUAL
3899 @item REG_EQUIV
3900 @itemx REG_EQUAL
3901 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3902 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3903 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3904 value which the insn explicitly copies into the register may look
3905 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3906 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3907 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3908 of the @code{subreg} expression.
3910 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3911 the entire function, and could validly be replaced in all its
3912 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3913 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3914 example, when a constant is loaded into a register that is never
3915 assigned any other value, this kind of note is used.
3917 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3918 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3919 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3920 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3921 by the stack slot throughout the function.
3923 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3924 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3925 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3926 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3927 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3928 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3929 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3930 well.  This is used on machines for which the calling convention
3931 allocates stack space for register parameters.  See
3932 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3934 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3935 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3936 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3937 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3938 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3939 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3940 final value.
3942 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3943 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3944 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3945 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3946 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3947 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3948 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3949 insufficient registers are available.
3951 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3952 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3953 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3954 throughout their entire life, which is not detected until later in
3955 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3956 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3957 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3958 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3959 destination register.
3961 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3962 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3963 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3964 @end table
3966 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3967 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3968 the inverse note pointing back to the first insn.
3970 @table @code
3971 @findex REG_CC_SETTER
3972 @findex REG_CC_USER
3973 @item REG_CC_SETTER
3974 @itemx REG_CC_USER
3975 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3976 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3977 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3978 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3979 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3980 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3981 @code{cc0}.
3982 @end table
3984 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3985 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3986 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3987 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3988 descriptive text.
3990 @table @code
3991 @findex REG_DEP_TRUE
3992 @item REG_DEP_TRUE
3993 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3995 @findex REG_DEP_OUTPUT
3996 @item REG_DEP_OUTPUT
3997 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3999 @findex REG_DEP_ANTI
4000 @item REG_DEP_ANTI
4001 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
4003 @end table
4005 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
4006 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn.
4008 @table @code
4009 @findex REG_BR_PROB
4010 @item REG_BR_PROB
4011 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
4012 branch insn according to the profile data.  The note is represented
4013 as an @code{int_list} expression whose integer value is between 0 and
4014 REG_BR_PROB_BASE.  Larger values indicate a higher probability that
4015 the branch will be taken.
4017 @findex REG_BR_PRED
4018 @item REG_BR_PRED
4019 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
4020 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
4021 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
4023 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
4024 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
4025 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
4026 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
4027 the pattern is either complex or misleading.
4028 @end table
4030 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
4031 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
4033 @findex insn_list
4034 @findex expr_list
4035 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
4036 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
4037 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
4038 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
4039 ordinary way as an expression.
4041 @node Calls
4042 @section RTL Representation of Function-Call Insns
4043 @cindex calling functions in RTL
4044 @cindex RTL function-call insns
4045 @cindex function-call insns
4047 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
4048 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
4049 RTL expression code, @code{call}.
4051 @cindex @code{call} usage
4052 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4054 @smallexample
4055 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4056 @end smallexample
4058 @noindent
4059 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4060 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4061 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4062 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4063 subroutine.
4065 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4066 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4067 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4069 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4070 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4071 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4072 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4074 @smallexample
4075 (set (reg:@var{m} @var{r})
4076      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4077 @end smallexample
4079 @noindent
4080 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4081 appropriate register receives a useful value in this insn.
4083 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4084 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4085 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4086 same RTL form as a call that returns nothing.
4088 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4089 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4090 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4091 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4092 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4093 if the call instruction requires some register other than the stack
4094 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4095 subexpression should mention that register.
4097 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4098 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4099 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4100 calls, to modify all of memory.
4102 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4103 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4104 function.  Similarly, if registers other than those in
4105 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4106 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4107 indicate which registers.
4109 @node Sharing
4110 @section Structure Sharing Assumptions
4111 @cindex sharing of RTL components
4112 @cindex RTL structure sharing assumptions
4114 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4115 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4116 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4117 object of a certain kind appears in more than one place in the
4118 containing structure.
4120 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4121 objects that describe global variables and external functions,
4122 and a few standard objects such as small integer constants,
4123 no RTL objects are common to two functions.
4125 @itemize @bullet
4126 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4127 @item
4128 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4129 and therefore only a single machine mode.
4131 @cindex symbolic label
4132 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4133 @item
4134 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4135 referring to it.
4137 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4138 @item
4139 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4141 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4142 @item
4143 There is only one @code{pc} expression.
4145 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4146 @item
4147 There is only one @code{cc0} expression.
4149 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4150 @item
4151 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4152 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4154 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4155 @item
4156 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4157 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4159 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4160 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4161 @item
4162 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4163 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4164 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4165 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4167 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4168 @item
4169 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4170 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4171 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4172 variables are occasionally made.
4174 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4175 @item
4176 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4177 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4178 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4179 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4180 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4181 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4182 vector at all.
4184 @item
4185 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4186 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4187 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4188 side-effects on other insns.
4190 @findex unshare_all_rtl
4191 @item
4192 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4193 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4194 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4195 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4197 @findex copy_rtx_if_shared
4198 @item
4199 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4200 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4201 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4202 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4203 @code{unshare_all_rtl}.
4204 @end itemize
4206 @node Reading RTL
4207 @section Reading RTL
4209 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4210 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4211 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4212 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4213 from the machine description.
4215 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4216 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4217 idea is not feasible.
4219 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4220 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4221 does not contain all the information about the program.
4223 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4224 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4225 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4226 is incomplete.