* i386.h (TARGET_GENERIC32, TARGET_GENERIC64): Remove.
[official-gcc.git] / gcc / doc / rtl.texi
blob1d6222382b8d84073b9b50f988663f7751c1c06a
1 @c Copyright (C) 1988-2013 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}.
198 @item RTX_EXTRA
199 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
200 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
201 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
202 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
203 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
204 @code{SUBREG} is also part of this class.
205 @end table
207 @cindex RTL format
208 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
209 contained objects and their kinds using a sequence of characters
210 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
211 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
213 @cindex RTL format characters
214 These are the most commonly used format characters:
216 @table @code
217 @item e
218 An expression (actually a pointer to an expression).
220 @item i
221 An integer.
223 @item w
224 A wide integer.
226 @item s
227 A string.
229 @item E
230 A vector of expressions.
231 @end table
233 A few other format characters are used occasionally:
235 @table @code
236 @item u
237 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
238 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
240 @item n
241 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
242 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
243 @code{note} insn.
245 @item S
246 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
247 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
248 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
249 An omitted string is taken to be the null string.
251 @item V
252 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
253 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
254 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
255 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
257 @item B
258 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
260 @item 0
261 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
262 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
263 special ways by small parts of the compiler.
264 @end table
266 There are macros to get the number of operands and the format
267 of an expression code:
269 @table @code
270 @findex GET_RTX_LENGTH
271 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
272 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
274 @findex GET_RTX_FORMAT
275 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
276 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
277 @end table
279 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
280 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
282 @table @code
283 @item 1
284 All codes of this class have format @code{e}.
286 @item <
287 @itemx c
288 @itemx 2
289 All codes of these classes have format @code{ee}.
291 @item b
292 @itemx 3
293 All codes of these classes have format @code{eee}.
295 @item i
296 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
297 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
298 are of class @code{i}.
300 @item o
301 @itemx m
302 @itemx x
303 You can make no assumptions about the format of these codes.
304 @end table
306 @node Accessors
307 @section Access to Operands
308 @cindex accessors
309 @cindex access to operands
310 @cindex operand access
312 @findex XEXP
313 @findex XINT
314 @findex XWINT
315 @findex XSTR
316 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
317 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
318 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
319 (counting from zero).  Thus,
321 @smallexample
322 XEXP (@var{x}, 2)
323 @end smallexample
325 @noindent
326 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
328 @smallexample
329 XINT (@var{x}, 2)
330 @end smallexample
332 @noindent
333 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
334 fashion, would access it as a string.
336 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
337 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
338 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
339 the containing expression.  That is also how you would know how many
340 operands there are.
342 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
343 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
344 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
345 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
346 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
347 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
348 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
349 an expression pointer, which would probably result in a crash when
350 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
351 but this will access memory past the end of the expression with
352 unpredictable results.
354 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
355 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
356 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
357 vector.
359 @table @code
360 @findex XVEC
361 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
362 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
364 @findex XVECLEN
365 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
366 Access the length (number of elements) in the vector which is
367 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
369 @findex XVECEXP
370 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
371 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
372 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
374 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
375 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
376 @end table
378 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
379 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
380 to access them.
382 @node Special Accessors
383 @section Access to Special Operands
384 @cindex access to special operands
386 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
388 @table @code
389 @item MEM
390 @table @code
391 @findex MEM_ALIAS_SET
392 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
393 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
394 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
395 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
396 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
397 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
398 and the back-end makes no such assumptions.
399 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
401 @findex MEM_EXPR
402 @item MEM_EXPR (@var{x})
403 If this register is known to hold the value of some user-level
404 declaration, this is that tree node.  It may also be a
405 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
406 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
407 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
408 object associated with the reference.
410 @findex MEM_OFFSET_KNOWN_P
411 @item MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})
412 True if the offset of the memory reference from @code{MEM_EXPR} is known.
413 @samp{MEM_OFFSET (@var{x})} provides the offset if so.
415 @findex MEM_OFFSET
416 @item MEM_OFFSET (@var{x})
417 The offset from the start of @code{MEM_EXPR}.  The value is only valid if
418 @samp{MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})} is true.
420 @findex MEM_SIZE_KNOWN_P
421 @item MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})
422 True if the size of the memory reference is known.
423 @samp{MEM_SIZE (@var{x})} provides its size if so.
425 @findex MEM_SIZE
426 @item MEM_SIZE (@var{x})
427 The size in bytes of the memory reference.
428 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
429 the size is implied by the mode.  The value is only valid if
430 @samp{MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})} is true.
432 @findex MEM_ALIGN
433 @item MEM_ALIGN (@var{x})
434 The known alignment in bits of the memory reference.
436 @findex MEM_ADDR_SPACE
437 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
438 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
439 for the generic address space.
440 @end table
442 @item REG
443 @table @code
444 @findex ORIGINAL_REGNO
445 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
446 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
447 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
448 register number.
450 @findex REG_EXPR
451 @item REG_EXPR (@var{x})
452 If this register is known to hold the value of some user-level
453 declaration, this is that tree node.
455 @findex REG_OFFSET
456 @item REG_OFFSET (@var{x})
457 If this register is known to hold the value of some user-level
458 declaration, this is the offset into that logical storage.
459 @end table
461 @item SYMBOL_REF
462 @table @code
463 @findex SYMBOL_REF_DECL
464 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
465 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
466 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
467 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
468 and there is no associated front end symbol table entry.
470 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
471 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
472 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
473 front end symbol table entry.
475 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
476 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
477 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
478 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
480 @findex SYMBOL_REF_DATA
481 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
482 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
483 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
485 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
486 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
487 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
488 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
489 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
491 @table @code
492 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
493 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
494 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
495 Set if the symbol refers to a function.
497 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
498 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
499 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
500 Set if the symbol is local to this ``module''.
501 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
503 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
504 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
505 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
506 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
507 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
509 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
510 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
511 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
512 Set if the symbol is located in the small data section.
513 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
515 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
516 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
517 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
518 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
519 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
520 non-thread-local symbols.
522 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
523 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
524 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
525 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
526 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
528 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
529 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
530 @cindex @option{-fsection-anchors}
531 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
532 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
533 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
534 and that can be used to access nearby members of that block.
535 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
537 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
538 @end table
540 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
541 the target's use.
542 @end table
544 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
545 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
546 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
547 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
548 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
550 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
551 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
552 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
553 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
554 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
555 been given an offset within that block.
556 @end table
558 @node Flags
559 @section Flags in an RTL Expression
560 @cindex flags in RTL expression
562 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
563 that are used in certain types of expression.  Most often they
564 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
566 @table @code
567 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
568 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
569 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
570 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
571 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
572 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
573 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
574 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
575 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
576 perhaps with the help of base registers.
577 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
579 @findex RTL_CONST_CALL_P
580 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
581 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
582 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
583 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
584 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
585 @samp{/u}.
587 @findex RTL_PURE_CALL_P
588 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
589 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
590 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
591 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
592 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
593 @samp{/i}.
595 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
596 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
597 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
598 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
599 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
601 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
602 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
603 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
604 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
605 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
606 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
607 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
608 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
610 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
611 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
612 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
613 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
614 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
615 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
616 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
617 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
618 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
619 printed as @samp{/u}.
621 @findex INSN_DELETED_P
622 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
623 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
624 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
625 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
626 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/v}
627 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
628 @cindex @code{note} and @samp{/v}
629 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{jump_table_data}, @code{barrier}, and @code{note}
630 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
631 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
632 @code{jump_table_data}, @code{barrier}, or @code{note},
633 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
634 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
636 @findex INSN_FROM_TARGET_P
637 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
638 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
639 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
640 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
641 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
642 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
643 slot of a branch, indicates that the insn
644 is from the target of the branch.  If the branch insn has
645 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
646 the branch is taken.  For annulled branches with
647 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
648 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
649 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
650 field and printed as @samp{/s}.
652 @findex LABEL_PRESERVE_P
653 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
654 @cindex @code{note} and @samp{/i}
655 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
656 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
657 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
658 code or data not visible to the RTL of a given function.
659 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
660 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
662 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
663 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
664 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
665 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
666 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
667 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
668 a reference to a non-local label.
669 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
671 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
672 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
673 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
674 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
675 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
676 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
677 are already in a non-addressable component of an aggregate.
678 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
680 @findex MEM_VOLATILE_P
681 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
682 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
683 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
684 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
685 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
686 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
687 nonzero for volatile memory references.
688 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
690 @findex MEM_NOTRAP_P
691 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
692 @cindex @code{call}, in @code{mem}
693 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
694 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
695 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
697 @findex MEM_POINTER
698 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
699 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
700 @item MEM_POINTER (@var{x})
701 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
702 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
704 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
705 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
706 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
707 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
708 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
709 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
710 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
711 @samp{/i}.
713 @findex REG_POINTER
714 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
715 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
716 @item REG_POINTER (@var{x})
717 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
718 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
720 @findex REG_USERVAR_P
721 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
722 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
723 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
724 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
725 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
726 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
727 @samp{/v}.
729 The same hard register may be used also for collecting the values of
730 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
731 in this kind of use.
733 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
734 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
735 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
736 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
737 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
738 @cindex @code{set} and @samp{/f}
739 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
740 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
741 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
742 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
743 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
744 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
745 register to use in place of the frame pointer.
746 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
748 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
749 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
750 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
751 register is used that is near enough to the register save area, and the
752 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
753 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
754 instruction that sets this temporary register must be marked as
755 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
757 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
758 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
759 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
760 instruction.  This note should contain a simple expression of the
761 computation performed by this instruction, i.e., one that
762 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
764 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
765 prologues.
767 @findex MEM_READONLY_P
768 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
769 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
770 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
771 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
773 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
774 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
775 example of the later is a shared library's global offset table.  This
776 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
777 writable, but after control is transferred from the runtime loader to the
778 application, this memory will never be subsequently modified.
780 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
782 @findex SCHED_GROUP_P
783 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
784 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
785 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
786 @cindex @code{jump_table_data} and @samp{/s}
787 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn} and @code{jump_table_data}
788 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
789 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn},
790 @code{jump_insn} or @code{jump_table_data}, indicates that the
791 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
792 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
793 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
794 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
795 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
797 @findex SET_IS_RETURN_P
798 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
799 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
800 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
801 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
802 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
804 @findex SIBLING_CALL_P
805 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
806 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
807 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
808 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
809 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
811 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
812 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
813 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
814 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
815 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
816 string constant pool.
817 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
819 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
820 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
821 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
822 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
823 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
824 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
825 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
826 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
827 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
828 Stored in the @code{unchanging}
829 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
830 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
831 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
833 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
834 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
835 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
836 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
837 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
838 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
839 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
840 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
841 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
842 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
844 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
845 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
846 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
847 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
848 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
849 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
850 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
851 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
852 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
853 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
854 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
855 printed as @samp{/s}.
857 @findex SYMBOL_REF_USED
858 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
859 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
860 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
861 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
862 once.  Stored in the @code{used} field.
864 @findex SYMBOL_REF_WEAK
865 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
866 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
867 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
868 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
869 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
871 @findex SYMBOL_REF_FLAG
872 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
873 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
874 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
875 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
876 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
878 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
879 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
880 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
882 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
883 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
884 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
885 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
886 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
887 No other INSNs will be moved over it.
888 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
889 @end table
891 These are the fields to which the above macros refer:
893 @table @code
894 @findex call
895 @cindex @samp{/c} in RTL dump
896 @item call
897 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
899 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
900 infinite loop.
902 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
904 @findex frame_related
905 @cindex @samp{/f} in RTL dump
906 @item frame_related
907 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
908 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
909 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
910 frame pointer.
912 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
914 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
916 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
917 this function's string constant pool.
919 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
921 @findex in_struct
922 @cindex @samp{/s} in RTL dump
923 @item in_struct
924 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
925 contained within the test expression of some loop.
927 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
928 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
930 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
931 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
932 was found.
934 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
935 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
936 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
937 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
939 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
940 dead code.
942 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
943 delay slot of a branch,
944 1 means that this insn is from the target of the branch.
946 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
947 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
949 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
951 @findex return_val
952 @cindex @samp{/i} in RTL dump
953 @item return_val
954 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
955 the value to be returned by the current function.  On
956 machines that pass parameters in registers, the same register number
957 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
958 uses.
960 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
962 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
964 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
966 @findex jump
967 @cindex @samp{/j} in RTL dump
968 @item jump
969 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
970 mem unchanged when we access a component.
972 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
974 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
976 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
978 @findex unchanging
979 @cindex @samp{/u} in RTL dump
980 @item unchanging
981 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
982 that the value of the expression never changes.
984 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
985 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
987 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
988 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
990 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
991 something in the per-function constant pool.
993 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
994 function.
996 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
998 @findex used
999 @item used
1000 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1001 generation for a function, to count the number of times an expression
1002 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1003 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1005 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1006 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1007 renumbered once.
1009 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1010 the symbol has already been written.
1012 @findex volatil
1013 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1014 @item volatil
1015 @cindex volatile memory references
1016 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1017 expression, it is 1 if the memory
1018 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1019 reordered or combined.
1021 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1022 purposes.
1024 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1025 0 indicates an internal compiler temporary.
1027 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1029 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1030 to a non-local label.
1032 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1033 scheduling barrier.
1035 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1036 @end table
1038 @node Machine Modes
1039 @section Machine Modes
1040 @cindex machine modes
1042 @findex enum machine_mode
1043 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1044 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1045 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1046 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1047 expressions (declarations and types, to be precise).
1049 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1050 expression is written after the expression code with a colon to separate
1051 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1052 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1053 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1054 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1056 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1057 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1059 @table @code
1060 @findex BImode
1061 @item BImode
1062 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1064 @findex QImode
1065 @item QImode
1066 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1068 @findex HImode
1069 @item HImode
1070 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1072 @findex PSImode
1073 @item PSImode
1074 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1075 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1076 this is the right mode to use for pointers.
1078 @findex SImode
1079 @item SImode
1080 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1082 @findex PDImode
1083 @item PDImode
1084 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1085 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1086 this is the right mode to use for certain pointers.
1088 @findex DImode
1089 @item DImode
1090 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1092 @findex TImode
1093 @item TImode
1094 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1096 @findex OImode
1097 @item OImode
1098 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1100 @findex XImode
1101 @item XImode
1102 ``Hexadeca Integer'' (?) mode represents a sixty-four-byte integer.
1104 @findex QFmode
1105 @item QFmode
1106 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1107 floating point number.
1109 @findex HFmode
1110 @item HFmode
1111 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1112 point number.
1114 @findex TQFmode
1115 @item TQFmode
1116 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1117 (three byte) floating point number.
1119 @findex SFmode
1120 @item SFmode
1121 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1122 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1123 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1124 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1125 single-precision VAX and IBM types.
1127 @findex DFmode
1128 @item DFmode
1129 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1130 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1131 this is a double-precision IEEE floating point number.
1133 @findex XFmode
1134 @item XFmode
1135 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1136 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1137 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1138 to sixteen; this mode is used for either.
1140 @findex SDmode
1141 @item SDmode
1142 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1143 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1144 point).
1146 @findex DDmode
1147 @item DDmode
1148 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1149 floating point number.
1151 @findex TDmode
1152 @item TDmode
1153 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1154 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1156 @findex TFmode
1157 @item TFmode
1158 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1159 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1160 IEEE quad-precision format.
1162 @findex QQmode
1163 @item QQmode
1164 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1165 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1167 @findex HQmode
1168 @item HQmode
1169 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1170 The default format is ``s.15''.
1172 @findex SQmode
1173 @item SQmode
1174 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1175 The default format is ``s.31''.
1177 @findex DQmode
1178 @item DQmode
1179 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1180 The default format is ``s.63''.
1182 @findex TQmode
1183 @item TQmode
1184 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1185 The default format is ``s.127''.
1187 @findex UQQmode
1188 @item UQQmode
1189 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1190 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1192 @findex UHQmode
1193 @item UHQmode
1194 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1195 number.  The default format is ``.16''.
1197 @findex USQmode
1198 @item USQmode
1199 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1200 number.  The default format is ``.32''.
1202 @findex UDQmode
1203 @item UDQmode
1204 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1205 fractional number.  The default format is ``.64''.
1207 @findex UTQmode
1208 @item UTQmode
1209 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1210 fractional number.  The default format is ``.128''.
1212 @findex HAmode
1213 @item HAmode
1214 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1215 The default format is ``s8.7''.
1217 @findex SAmode
1218 @item SAmode
1219 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1220 The default format is ``s16.15''.
1222 @findex DAmode
1223 @item DAmode
1224 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1225 The default format is ``s32.31''.
1227 @findex TAmode
1228 @item TAmode
1229 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1230 The default format is ``s64.63''.
1232 @findex UHAmode
1233 @item UHAmode
1234 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1235 The default format is ``8.8''.
1237 @findex USAmode
1238 @item USAmode
1239 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1240 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1242 @findex UDAmode
1243 @item UDAmode
1244 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1245 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1247 @findex UTAmode
1248 @item UTAmode
1249 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1250 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1252 @findex CCmode
1253 @item CCmode
1254 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1255 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1256 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1257 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1258 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1260 @findex BLKmode
1261 @item BLKmode
1262 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1263 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1264 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1265 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1267 @findex VOIDmode
1268 @item VOIDmode
1269 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1270 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1271 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1272 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1273 the absence of any mode.
1275 @findex QCmode
1276 @findex HCmode
1277 @findex SCmode
1278 @findex DCmode
1279 @findex XCmode
1280 @findex TCmode
1281 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1282 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1283 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1284 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1285 @code{TFmode}, respectively.
1287 @findex CQImode
1288 @findex CHImode
1289 @findex CSImode
1290 @findex CDImode
1291 @findex CTImode
1292 @findex COImode
1293 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1294 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1295 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1296 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1297 respectively.
1298 @end table
1300 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1301 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1302 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1304 The only modes which a machine description @i{must} support are
1305 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1306 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1307 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1308 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1309 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1310 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1311 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1313 @cindex mode classes
1314 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1315 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1316 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1317 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1318 mode classes are:
1320 @table @code
1321 @findex MODE_INT
1322 @item MODE_INT
1323 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1324 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1325 @code{OImode}.
1327 @findex MODE_PARTIAL_INT
1328 @item MODE_PARTIAL_INT
1329 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1330 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1332 @findex MODE_FLOAT
1333 @item MODE_FLOAT
1334 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1335 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1336 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1338 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1339 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1340 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1341 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1343 @findex MODE_FRACT
1344 @item MODE_FRACT
1345 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1346 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1348 @findex MODE_UFRACT
1349 @item MODE_UFRACT
1350 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1351 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1353 @findex MODE_ACCUM
1354 @item MODE_ACCUM
1355 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1356 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1358 @findex MODE_UACCUM
1359 @item MODE_UACCUM
1360 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1361 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1363 @findex MODE_COMPLEX_INT
1364 @item MODE_COMPLEX_INT
1365 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1367 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1368 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1369 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1370 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1371 @code{TCmode}.
1373 @findex MODE_FUNCTION
1374 @item MODE_FUNCTION
1375 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1376 (These are not currently implemented).
1378 @findex MODE_CC
1379 @item MODE_CC
1380 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1381 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1382 @xref{Jump Patterns},
1383 also see @ref{Condition Code}.
1385 @findex MODE_RANDOM
1386 @item MODE_RANDOM
1387 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1388 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1389 @code{MODE_RANDOM}.
1390 @end table
1392 Here are some C macros that relate to machine modes:
1394 @table @code
1395 @findex GET_MODE
1396 @item GET_MODE (@var{x})
1397 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1399 @findex PUT_MODE
1400 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1401 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1403 @findex NUM_MACHINE_MODES
1404 @item NUM_MACHINE_MODES
1405 Stands for the number of machine modes available on the target
1406 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1407 machine mode.
1409 @findex GET_MODE_NAME
1410 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1411 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1413 @findex GET_MODE_CLASS
1414 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1415 Returns the mode class of mode @var{m}.
1417 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1418 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1419 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1420 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1422 @findex GET_MODE_SIZE
1423 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1424 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1426 @findex GET_MODE_BITSIZE
1427 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1428 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1430 @findex GET_MODE_IBIT
1431 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1432 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1434 @findex GET_MODE_FBIT
1435 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1436 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1438 @findex GET_MODE_MASK
1439 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1440 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1441 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1442 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1444 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1445 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1446 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1448 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1449 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1450 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1451 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1452 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1453 part.
1455 @findex GET_MODE_NUNITS
1456 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1457 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1458 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1460 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1461 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1462 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1463 @end table
1465 The following 4 variables are defined on every target.   They can be
1466 used to allocate buffers that are guaranteed to be large enough to
1467 hold any value that can be represented on the target.   
1469 @table @code
1470 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1471 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_INT
1472 The maximum of MAX_BITSIZE_MODE_INT and MAX_BITSIZE_MODE_PARTIAL_INT.
1474 @findex MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1475 @item MAX_BITSIZE_MODE_ANY_MODE
1476 The bitsize of the largest mode on the target.   
1477 @end table
1479 @findex byte_mode
1480 @findex word_mode
1481 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1482 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1483 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1484 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1486 @node Constants
1487 @section Constant Expression Types
1488 @cindex RTL constants
1489 @cindex RTL constant expression types
1491 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1493 @table @code
1494 @findex const_int
1495 @item (const_int @var{i})
1496 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1497 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1498 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1500 Constants generated for modes with fewer bits than in
1501 @code{HOST_WIDE_INT} must be sign extended to full width (e.g., with
1502 @code{gen_int_mode}).  For constants for modes with more bits than in
1503 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1504 copies of the top bit.  Note however that values are neither
1505 inherently signed nor inherently unsigned; where necessary, signedness
1506 is determined by the rtl operation instead.
1508 @findex const0_rtx
1509 @findex const1_rtx
1510 @findex const2_rtx
1511 @findex constm1_rtx
1512 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1513 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1514 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1515 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1516 only expression for integer value negative one is found in
1517 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1518 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1519 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1520 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1522 @findex const_true_rtx
1523 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1524 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1525 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1526 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1527 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1528 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1530 @findex const_double
1531 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1532 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1533 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1534 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1535 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1536 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.  For integral values
1537 constants for modes with more bits than twice the number in
1538 @code{HOST_WIDE_INT} the implied high order bits of that constant are
1539 copies of the top bit of @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.  Note however that
1540 integral values are neither inherently signed nor inherently unsigned;
1541 where necessary, signedness is determined by the rtl operation
1542 instead.
1544 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1545 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1546 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1547 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1549 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1550 the number of integers used to store the value depends on the size of
1551 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1552 represent a floating point number, but not precisely in the target
1553 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1554 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1555 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1557 @findex const_fixed
1558 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1559 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1560 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1561 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1562 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1563 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1565 @findex const_vector
1566 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1567 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1568 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1569 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1571 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1572 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1574 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1575 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1576 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1577 desired.
1579 @findex const_string
1580 @item (const_string @var{str})
1581 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1582 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1583 strings in C are placed in memory.
1585 @findex symbol_ref
1586 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1587 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1588 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1589 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1590 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1591 with @samp{_}.
1593 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1594 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1596 @findex label_ref
1597 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1598 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1599 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1600 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1601 sequence to identify the place where the label should go.
1603 The reason for using a distinct expression type for code label
1604 references is so that jump optimization can distinguish them.
1606 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1607 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1609 @findex const
1610 @item (const:@var{m} @var{exp})
1611 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1612 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1613 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1614 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1615 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1616 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1618 @var{m} should be @code{Pmode}.
1620 @findex high
1621 @item (high:@var{m} @var{exp})
1622 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1623 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1624 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1625 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1626 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1627 reference a global memory location.
1629 @var{m} should be @code{Pmode}.
1630 @end table
1632 @findex CONST0_RTX
1633 @findex CONST1_RTX
1634 @findex CONST2_RTX
1635 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1636 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1637 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1638 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1639 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1640 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1641 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1642 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1643 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1644 for vector modes.
1646 @node Regs and Memory
1647 @section Registers and Memory
1648 @cindex RTL register expressions
1649 @cindex RTL memory expressions
1651 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1652 registers and to main memory.
1654 @table @code
1655 @findex reg
1656 @cindex hard registers
1657 @cindex pseudo registers
1658 @item (reg:@var{m} @var{n})
1659 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1660 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1661 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1662 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1663 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1664 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1665 registers or into memory references.
1667 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1668 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1669 For example, a register may contain a full word but there may be
1670 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1671 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1672 various precisions.
1674 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1675 the mode must always be specified.
1677 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1678 description, since the number of hard registers on the machine is an
1679 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1680 all of the machine registers must be general registers.  All the
1681 machine registers that can be used for storage of data are given
1682 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1683 instructions or can hold only certain types of data.
1685 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1686 function, but each pseudo register is given a natural mode
1687 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1688 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1689 expression is used.
1691 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1692 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1693 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1694 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1695 with the specified one.
1697 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1698 represented by a unique @code{reg} expression.
1700 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1701 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1702 Some pseudo register numbers, those within the range of
1703 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1704 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1705 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1706 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1707 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1709 @table @code
1710 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1711 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1712 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1713 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1714 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1715 registers.
1717 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1718 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1719 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1720 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1721 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1723 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1724 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1725 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1726 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1727 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1728 to the first variable on the stack.
1730 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1731 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1732 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1733 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1734 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1736 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1737 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1738 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1739 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1740 memory desired.
1742 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1743 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1744 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1745 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1747 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1748 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1749 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1750 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1751 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1753 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1754 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1755 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1756 @end table
1758 @findex subreg
1759 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1761 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1762 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1763 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1765 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1766 operate on it in a different mode, the register must be
1767 enclosed in a @code{subreg}.
1769 There are currently three supported types for the first operand of a
1770 @code{subreg}:
1771 @itemize
1772 @item pseudo registers
1773 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1774 @code{reg}s as their first operand.
1776 @item mem
1777 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1778 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1779 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1780 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1781 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1782 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1783 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1784 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1785 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1786 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1787 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1788 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1790 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1791 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1792 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1793 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1794 supported in the future.
1796 @item hard registers
1797 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1798 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1799 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1801 @end itemize
1803 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1804 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1806 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1807 usage and rules:
1809 @table @asis
1810 @item Paradoxical subregs
1811 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1812 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1813 class of @code{subreg} is:
1815 @smallexample
1816 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1817 @end smallexample
1819 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1820 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1821 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1822 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1823 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1824 defined.
1826 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1828 @itemize
1829 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1830 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1831 can control how the high-order bits are defined.
1833 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1834 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1835 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1836 Such subregs usually represent local variables, register variables
1837 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1839 @end itemize
1841 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1842 big-endian targets.
1844 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1846 @smallexample
1847 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1848 @end smallexample
1850 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1851 2 bytes.  A subsequent:
1853 @smallexample
1854 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1855 @end smallexample
1857 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1858 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1859 false.
1861 @item Normal subregs
1862 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1863 expression is called @dfn{normal}.
1865 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1866 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1867 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1868 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1869 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1871 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1872 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1873 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1874 alone.
1876 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1877 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1878 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1879 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1880 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1881 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1883 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1884 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1885 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1886 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1888 @itemize
1889 @item
1890 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1891 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1892 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1893 significant word.
1895 @item
1896 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1897 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1898 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1899 significant byte within a word.
1900 @end itemize
1902 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1903 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1904 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1905 floating point values as if they had the same endianness as integer
1906 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1907 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1908 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1910 Thus,
1912 @smallexample
1913 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1914 @end smallexample
1916 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1918 @smallexample
1919 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1920 @end smallexample
1922 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1923 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1925 @end table
1927 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1928 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1929 number of undefined bits.  For example:
1931 @smallexample
1932 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1933 @end smallexample
1935 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1936 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1937 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1938 two @code{subreg}s:
1940 @smallexample
1941 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1942 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1943 @end smallexample
1945 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1946 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1947 of undefined bits.
1949 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1951 @smallexample
1952 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
1953 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
1954 @end smallexample
1956 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
1957 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
1958 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
1959 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
1961 @smallexample
1962 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
1963 @end smallexample
1965 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
1966 value @samp{(reg:HI 4)}.
1968 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
1969 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
1970 If the semantics are not correct for particular combinations of
1971 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
1972 must ensure that those combinations are never used.  For example:
1974 @smallexample
1975 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
1976 @end smallexample
1978 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
1980 @findex SUBREG_REG
1981 @findex SUBREG_BYTE
1982 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1983 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1984 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1986 It has been several years since a platform in which
1987 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
1988 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
1989 may be confronted with code rot.
1991 @findex scratch
1992 @cindex scratch operands
1993 @item (scratch:@var{m})
1994 This represents a scratch register that will be required for the
1995 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1996 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1997 the reload pass.
1999 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
2000 (@pxref{Side Effects}).
2002 @findex cc0
2003 @cindex condition code register
2004 @item (cc0)
2005 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2006 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2008 @itemize @bullet
2009 @item
2010 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2011 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2013 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2014 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2015 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2016 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2018 @item
2019 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2020 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2021 which comparison instructions must specify the condition to test.
2023 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2024 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2025 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2026 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2027 @end itemize
2029 @findex cc0_rtx
2030 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2031 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2032 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2034 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2035 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2036 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2037 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2038 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2039 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2040 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2041 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2043 On some machines, the condition code register is given a register number
2044 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2045 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2046 condition code.  Other machines store condition codes in general
2047 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2049 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2050 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2051 condition code.  This is best handled by normally generating the
2052 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2053 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2054 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2055 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2057 @findex pc
2058 @item (pc)
2059 @cindex program counter
2060 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2061 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2062 certain specific contexts in jump instructions.
2064 @findex pc_rtx
2065 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2066 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2067 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2069 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2070 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2072 @findex mem
2073 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2074 This RTX represents a reference to main memory at an address
2075 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2076 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2077 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2078 reference the same memory address.
2080 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2081 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2082 stack deallocation patterns.
2084 @findex concat
2085 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2086 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2087 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2088 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2089 ordinary insn chain.
2091 @findex concatn
2092 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2093 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2094 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2095 declarations, and not in the insn chain.
2096 @end table
2098 @node Arithmetic
2099 @section RTL Expressions for Arithmetic
2100 @cindex arithmetic, in RTL
2101 @cindex math, in RTL
2102 @cindex RTL expressions for arithmetic
2104 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2105 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2106 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2107 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2109 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2110 second operand.
2112 @table @code
2113 @findex plus
2114 @findex ss_plus
2115 @findex us_plus
2116 @cindex RTL sum
2117 @cindex RTL addition
2118 @cindex RTL addition with signed saturation
2119 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2120 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2121 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2122 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2124 These three expressions all represent the sum of the values
2125 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2126 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2127 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2128 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2129 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2131 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2133 @findex lo_sum
2134 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2136 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2137 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2138 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2139 to reference a global memory location.
2141 The number of low order bits is machine-dependent but is
2142 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2143 bits set by @code{high}.
2145 @var{m} should be @code{Pmode}.
2147 @findex minus
2148 @findex ss_minus
2149 @findex us_minus
2150 @cindex RTL difference
2151 @cindex RTL subtraction
2152 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2153 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2154 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2155 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2156 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2158 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2159 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2160 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2162 @findex compare
2163 @cindex RTL comparison
2164 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2165 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2166 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2167 infinite precision.
2169 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2170 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2171 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2172 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2173 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2174 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2176 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2177 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2178 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2179 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2180 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2181 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2182 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2183 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2184 this information.
2186 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2187 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2188 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2189 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2190 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2191 be @code{VOIDmode}.
2193 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2194 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2196 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2197 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2198 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2199 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2200 still known.
2202 @findex neg
2203 @findex ss_neg
2204 @findex us_neg
2205 @cindex negation
2206 @cindex negation with signed saturation
2207 @cindex negation with unsigned saturation
2208 @item (neg:@var{m} @var{x})
2209 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2210 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2211 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2212 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2213 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2214 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2215 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2216 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2217 maximum or minimum signed or unsigned value.
2219 @findex mult
2220 @findex ss_mult
2221 @findex us_mult
2222 @cindex multiplication
2223 @cindex product
2224 @cindex multiplication with signed saturation
2225 @cindex multiplication with unsigned saturation
2226 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2227 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2228 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2229 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2230 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2231 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2232 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2234 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2235 than the operands.  Write the pattern for this as
2237 @smallexample
2238 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2239 @end smallexample
2241 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2242 not be the same.
2244 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2245 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2247 @findex fma
2248 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2249 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2250 functions that do a combined multiply of @var{x} and @var{y} and then
2251 adding to@var{z} without doing an intermediate rounding step.
2253 @findex div
2254 @findex ss_div
2255 @cindex division
2256 @cindex signed division
2257 @cindex signed division with signed saturation
2258 @cindex quotient
2259 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2260 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2261 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2262 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2263 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2264 quotient.
2265 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2266 or minimum signed value.
2268 Some machines have division instructions in which the operands and
2269 quotient widths are not all the same; you should represent
2270 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2272 @smallexample
2273 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2274 @end smallexample
2276 @findex udiv
2277 @cindex unsigned division
2278 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2279 @cindex division
2280 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2281 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2282 Like @code{div} but represents unsigned division.
2283 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2284 or minimum unsigned value.
2286 @findex mod
2287 @findex umod
2288 @cindex remainder
2289 @cindex division
2290 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2291 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2292 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2293 the quotient.
2295 @findex smin
2296 @findex smax
2297 @cindex signed minimum
2298 @cindex signed maximum
2299 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2300 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2301 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2302 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2303 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2304 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2305 is returned as the result.
2307 @findex umin
2308 @findex umax
2309 @cindex unsigned minimum and maximum
2310 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2311 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2312 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2313 integers.
2315 @findex not
2316 @cindex complement, bitwise
2317 @cindex bitwise complement
2318 @item (not:@var{m} @var{x})
2319 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2320 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2322 @findex and
2323 @cindex logical-and, bitwise
2324 @cindex bitwise logical-and
2325 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2326 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2327 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2328 a fixed-point machine mode.
2330 @findex ior
2331 @cindex inclusive-or, bitwise
2332 @cindex bitwise inclusive-or
2333 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2334 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2335 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2336 fixed-point mode.
2338 @findex xor
2339 @cindex exclusive-or, bitwise
2340 @cindex bitwise exclusive-or
2341 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2342 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2343 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2344 fixed-point mode.
2346 @findex ashift
2347 @findex ss_ashift
2348 @findex us_ashift
2349 @cindex left shift
2350 @cindex shift
2351 @cindex arithmetic shift
2352 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2353 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2354 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2355 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2356 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2357 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2358 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2359 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2360 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2361 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2362 shifted out differs from the final sign bit.
2364 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2365 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2366 mode is determined by the mode called for in the machine description
2367 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2368 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2370 @findex lshiftrt
2371 @cindex right shift
2372 @findex ashiftrt
2373 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2374 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2375 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2376 these two operations are distinct.
2378 @findex rotate
2379 @cindex rotate
2380 @cindex left rotate
2381 @findex rotatert
2382 @cindex right rotate
2383 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2384 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2385 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2386 use @code{rotate}.
2388 @findex abs
2389 @findex ss_abs
2390 @cindex absolute value
2391 @item (abs:@var{m} @var{x})
2392 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2393 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2394 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2395 maximum signed value.
2398 @findex sqrt
2399 @cindex square root
2400 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2401 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2402 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2404 @findex ffs
2405 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2406 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2407 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2408 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2409 or @code{VOIDmode}.
2411 @findex clrsb
2412 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2413 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2414 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2415 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2416 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2417 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2419 @findex clz
2420 @item (clz:@var{m} @var{x})
2421 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2422 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2423 If @var{x} is zero, the value is determined by
2424 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2425 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2426 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2428 @findex ctz
2429 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2430 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2431 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2432 If @var{x} is zero, the value is determined by
2433 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2434 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2435 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2437 @findex popcount
2438 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2439 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2440 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2442 @findex parity
2443 @item (parity:@var{m} @var{x})
2444 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2445 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2446 @code{VOIDmode}.
2448 @findex bswap
2449 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2450 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2451 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2452 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2453 @end table
2455 @node Comparisons
2456 @section Comparison Operations
2457 @cindex RTL comparison operations
2459 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2460 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2461 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2462 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2463 whose results have a `MODE_INT' mode,
2464 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2465 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2466 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2467 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2468 that return vector results.
2469 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2470 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2471 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2472 @code{VOIDmode}.
2474 @cindex condition codes
2475 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2476 comparison operators may be used to compare the condition codes
2477 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2478 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2479 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2480 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2481 code; only @code{note} insns may separate them.
2483 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2484 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2485 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2486 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2487 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2488 constant folding.
2490 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2491 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2492 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2493 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2494 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2495 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2497 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2498 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2499 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2500 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2501 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2502 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2504 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2505 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2507 @table @code
2508 @findex eq
2509 @cindex equal
2510 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2511 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2512 are equal, otherwise 0.
2514 @findex ne
2515 @cindex not equal
2516 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2517 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2518 are not equal, otherwise 0.
2520 @findex gt
2521 @cindex greater than
2522 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2523 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2524 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2526 @findex gtu
2527 @cindex greater than
2528 @cindex unsigned greater than
2529 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2530 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2532 @findex lt
2533 @cindex less than
2534 @findex ltu
2535 @cindex unsigned less than
2536 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2537 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2538 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2540 @findex ge
2541 @cindex greater than
2542 @findex geu
2543 @cindex unsigned greater than
2544 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2545 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2546 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2548 @findex le
2549 @cindex less than or equal
2550 @findex leu
2551 @cindex unsigned less than
2552 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2553 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2554 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2556 @findex if_then_else
2557 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2558 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2559 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2560 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2561 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2562 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2564 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2565 to express conditional jumps.
2567 @findex cond
2568 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2569 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2570 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2571 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2572 none of the tests are nonzero expressions.
2574 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2575 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2576 @end table
2578 @node Bit-Fields
2579 @section Bit-Fields
2580 @cindex bit-fields
2582 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2584 @table @code
2585 @findex sign_extract
2586 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2587 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2588 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2589 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2590 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2591 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2592 @var{pos} counts from.
2594 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2595 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2596 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2597 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2598 which is the default if none is specified.
2600 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2601 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2603 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2604 @var{loc} if it were a register.
2606 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2607 in RTL.
2609 @findex zero_extract
2610 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2611 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2612 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2613 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2615 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2616 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2617 insertion of a value into the specified bit-field.
2618 @end table
2620 @node Vector Operations
2621 @section Vector Operations
2622 @cindex vector operations
2624 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2625 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2626 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2627 operations.
2629 @table @code
2630 @findex vec_merge
2631 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2632 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2633 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2634 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2635 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2636 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2637 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2639 @findex vec_select
2640 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2641 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2642 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2643 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2644 number of the source subpart that should be stored into it.
2645 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2646 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2647 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2649 @findex vec_concat
2650 @item (vec_concat:@var{m} @var{x1} @var{x2})
2651 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2652 vectors or scalars @var{x1} and @var{x2}; its length is the sum of the
2653 lengths of the two inputs.
2655 @findex vec_duplicate
2656 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{x})
2657 This operation converts a scalar into a vector or a small vector into a
2658 larger one by duplicating the input values.  The output vector mode must have
2659 the same submodes as the input vector mode or the scalar modes, and the
2660 number of output parts must be an integer multiple of the number of input
2661 parts.
2663 @end table
2665 @node Conversions
2666 @section Conversions
2667 @cindex conversions
2668 @cindex machine mode conversions
2670 All conversions between machine modes must be represented by
2671 explicit conversion operations.  For example, an expression
2672 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2673 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2674 operation requires two operands of the same machine mode.
2675 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2676 operation, as in
2678 @smallexample
2679 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2680 @end smallexample
2682 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2683 may be more than one way of converting from a given starting mode
2684 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2685 to do it.
2687 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2688 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2689 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2690 must be placed into a register.
2692 @table @code
2693 @findex sign_extend
2694 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2695 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2696 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2697 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2699 @findex zero_extend
2700 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2701 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2702 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2703 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2705 @findex float_extend
2706 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2707 Represents the result of extending the value @var{x}
2708 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2709 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2711 @findex truncate
2712 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2713 Represents the result of truncating the value @var{x}
2714 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2715 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2717 @findex ss_truncate
2718 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2719 Represents the result of truncating the value @var{x}
2720 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2721 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2722 modes.
2724 @findex us_truncate
2725 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2726 Represents the result of truncating the value @var{x}
2727 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2728 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2729 modes.
2731 @findex float_truncate
2732 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2733 Represents the result of truncating the value @var{x}
2734 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2735 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2737 @findex float
2738 @item (float:@var{m} @var{x})
2739 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2740 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2742 @findex unsigned_float
2743 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2744 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2745 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2747 @findex fix
2748 @item (fix:@var{m} @var{x})
2749 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2750 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2751 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2752 towards zero.
2754 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2755 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2756 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2757 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2759 @findex unsigned_fix
2760 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2761 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2762 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2763 is not specified.
2765 @findex fract_convert
2766 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2767 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2768 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2769 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2770 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2771 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2772 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2774 @findex sat_fract
2775 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2776 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2777 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2778 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2779 fixed-point mode @var{m}.
2780 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2781 maximum or the minimum.
2783 @findex unsigned_fract_convert
2784 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2785 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2786 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2787 fixed-point mode @var{m}.
2788 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2790 @findex unsigned_sat_fract
2791 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2792 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2793 fixed-point mode @var{m}.
2794 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2795 maximum or the minimum.
2796 @end table
2798 @node RTL Declarations
2799 @section Declarations
2800 @cindex RTL declarations
2801 @cindex declarations, RTL
2803 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2804 but rather state assertions about their operands.
2806 @table @code
2807 @findex strict_low_part
2808 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2809 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2810 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2811 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2812 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2814 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2815 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2816 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2817 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2818 register when @var{m} is less than a word.
2819 @end table
2821 @node Side Effects
2822 @section Side Effect Expressions
2823 @cindex RTL side effect expressions
2825 The expression codes described so far represent values, not actions.
2826 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2827 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2828 expression codes are used to represent side effects.
2830 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2831 the codes described above, which represent values, appear only as
2832 the operands of these.
2834 @table @code
2835 @findex set
2836 @item (set @var{lval} @var{x})
2837 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2838 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2839 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2840 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2841 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2843 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2844 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2846 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2847 width of the register, then it means that the part of the register
2848 specified by the machine mode is given the specified value and the
2849 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2850 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2851 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2852 an undefined way.
2854 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2855 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2856 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2858 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2859 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2860 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2861 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2862 appear in @var{lval}.
2864 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2865 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2866 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2867 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2868 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2869 Use the former expression to save space during the compilation.
2871 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2872 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2873 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2874 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2875 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2876 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2877 is also passed partly in memory.
2879 @cindex jump instructions and @code{set}
2880 @cindex @code{if_then_else} usage
2881 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2882 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2883 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2884 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2885 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2886 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2887 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2888 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2889 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2890 branch tables.
2892 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2893 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2894 valid for the mode of @var{lval}.
2896 @findex SET_DEST
2897 @findex SET_SRC
2898 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2899 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2901 @findex return
2902 @item (return)
2903 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2904 current function, on machines where this can be done with one
2905 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2906 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2907 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2908 the @code{return} expression code is never used.
2910 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2911 placed in @code{pc} to return to the caller.
2913 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2914 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2916 @findex simple_return
2917 @item (simple_return)
2918 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
2919 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
2920 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
2921 conditional jumps.
2923 @findex call
2924 @item (call @var{function} @var{nargs})
2925 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2926 whose address is the address of the function to be called.
2927 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2928 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2929 others, it represents the number of argument registers.
2931 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2932 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2933 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2934 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2935 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2936 addressed.
2938 @findex clobber
2939 @item (clobber @var{x})
2940 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2941 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2942 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2944 One place this is used is in string instructions that store standard
2945 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2946 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2947 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2948 attempt to keep data in them across the string instruction.
2950 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2951 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2952 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2953 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2955 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2956 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2957 default to clobber these registers, so there is no need to use
2958 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2959 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2960 unless the function is declared @code{const}.
2962 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2963 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2964 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2965 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2966 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2968 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2969 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2970 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2971 a combined instruction might require a temporary register while the
2972 constituent instructions might not.
2974 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2975 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2976 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2977 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
2978 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
2979 register to the clobber and the input operands if there is an insn
2980 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
2981 the clobber and the hard register is in register classes of the
2982 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
2983 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2984 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2985 there for use as a temporary.
2987 For instructions that require a temporary register, you should use
2988 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2989 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2990 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2991 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2992 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2994 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2995 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2996 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2997 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2999 @findex use
3000 @item (use @var{x})
3001 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
3002 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
3003 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3004 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3005 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3007 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3008 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3009 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3010 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3011 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3012 of a special control register:
3014 @smallexample
3015 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3016                                        (reg:SI 4)] 0))
3017            (use (reg:SI 1))])
3018 @end smallexample
3020 @noindent
3022 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3023 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3024 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3025 if register 1 changes in between.
3027 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3028 that the register is live.  You should think twice before adding
3029 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3030 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3031 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3032 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3033 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3034 @samp{call} patterns.
3036 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3037 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3038 before the reload phase exits.
3040 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3041 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3042 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3043 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3044 phase exits.
3046 @findex parallel
3047 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3048 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3049 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3050 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3051 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3052 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3054 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3055 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3056 performed.  For example,
3058 @smallexample
3059 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3060            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3061 @end smallexample
3063 @noindent
3064 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3065 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3066 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3067 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3069 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3070 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3071 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3072 instruction this way:
3074 @smallexample
3075 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3076            (set (pc) (if_then_else
3077                         (eq (cc0) (const_int 0))
3078                         (label_ref @dots{})
3079                         (pc)))])
3080 @end smallexample
3082 @noindent
3083 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3084 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3085 new value that is set by this instruction.
3087 @cindex peephole optimization, RTL representation
3088 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3089 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3090 whose elements are the operands needed to output the resulting
3091 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3092 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3093 but it is OK then because no further optimization remains to be done.
3094 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3095 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3097 @findex cond_exec
3098 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3099 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3100 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3101 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3102 side-effects.
3104 @findex sequence
3105 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3106 Represents a sequence of insns.  If a @code{sequence} appears in the
3107 chain of insns, then each of the @var{insns} that appears in the sequence
3108 must be suitable for appearing in the chain of insns, i.e. must satisfy
3109 the @code{INSN_P} predicate.
3111 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3112 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3113 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3114 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3116 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3117 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3118 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3119 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3120 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3121 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3122 @xref{Delay Slots}.
3124 Some back ends also use @code{sequence} objects for purposes other than
3125 delay-slot groups.  This is not supported in the common parts of the
3126 compiler, which treat such sequences as delay-slot groups.
3128 DWARF2 Call Frame Address (CFA) adjustments are sometimes also expressed
3129 using @code{sequence} objects as the value of a @code{RTX_FRAME_RELATED_P}
3130 note.  This only happens if the CFA adjustments cannot be easily derived
3131 from the pattern of the instruction to which the note is attached.  In
3132 such cases, the value of the note is used instead of best-guesing the
3133 semantics of the instruction.  The back end can attach notes containing
3134 a @code{sequence} of @code{set} patterns that express the effect of the
3135 parent instruction.
3136 @end table
3138 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3139 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3140 effects as such:
3142 @table @code
3143 @findex asm_input
3144 @item (asm_input @var{s})
3145 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3147 @findex unspec
3148 @findex unspec_volatile
3149 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3150 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3151 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3152 selects between multiple machine-specific operations.
3153 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3154 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3156 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3157 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3159 @findex addr_vec
3160 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3161 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3162 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3163 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3164 @code{Pmode}.
3166 @findex addr_diff_vec
3167 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3168 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3169 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3170 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3171 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3172 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3173 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3174 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3175 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3177 @findex prefetch
3178 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3179 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3180 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3181 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3182 prefetch.
3183 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3184 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3185 targets that do not support locality hints should ignore this.
3187 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3188 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3189 instructions.
3190 @end table
3192 @node Incdec
3193 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3194 @cindex RTL preincrement
3195 @cindex RTL postincrement
3196 @cindex RTL predecrement
3197 @cindex RTL postdecrement
3199 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3201 @table @code
3202 @findex pre_dec
3203 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3204 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3205 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3206 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3207 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3208 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3209 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3210 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3211 example of its use:
3213 @smallexample
3214 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3215 @end smallexample
3217 @noindent
3218 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3219 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3221 @findex pre_inc
3222 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3223 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3225 @findex post_dec
3226 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3227 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3228 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3229 being decremented.
3231 @findex post_inc
3232 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3233 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3235 @findex post_modify
3236 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3238 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3239 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3240 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3241 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3243 The expression @var{y} must be one of three forms:
3244 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3245 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3246 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3247 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3249 Here is an example of its use:
3251 @smallexample
3252 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3253                                           (reg:SI 48))))
3254 @end smallexample
3256 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3257 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3259 @findex pre_modify
3260 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3261 Similar except side effects happen before the use.
3262 @end table
3264 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3265 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3266 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3267 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3268 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3269 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3271 If a register used as the operand of these expressions is used in
3272 another address in an insn, the original value of the register is used.
3273 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3274 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3275 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3276 as ambiguous and disallowed.
3278 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3279 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3280 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3281 done because machines that allow these operations at all typically
3282 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3283 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3284 in the machine description.
3286 @node Assembler
3287 @section Assembler Instructions as Expressions
3288 @cindex assembler instructions in RTL
3290 @cindex @code{asm_operands}, usage
3291 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3292 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3293 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3294 a single output operand, like this:
3296 @smallexample
3297 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3298 @end smallexample
3300 @noindent
3301 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3302 the value that is stored in @code{outputvar}:
3304 @smallexample
3305 (set @var{rtx-for-outputvar}
3306      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3307                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3308                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3309                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3310 @end smallexample
3312 @noindent
3313 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3314 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3315 output operand among the output operands specified, a vector of input
3316 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3317 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3318 @code{*z}.
3320 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3321 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3322 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3323 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3324 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3325 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3327 @node Debug Information
3328 @section Variable Location Debug Information in RTL
3329 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3331 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3332 annotations to determine what user variables memory and register
3333 references refer to.
3335 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3336 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3337 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3338 location may vary, it relies on the following types of notes.
3340 @table @code
3341 @findex var_location
3342 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3343 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3344 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3345 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3346 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3347 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3348 indicating whether the variable is known to be initialized or
3349 uninitialized.
3351 @findex debug_expr
3352 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3353 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3354 that points back to it, within value expressions in
3355 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3357 @end table
3359 @node Insns
3360 @section Insns
3361 @cindex insns
3363 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3364 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3365 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3366 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3367 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3368 declarative information.
3370 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3371 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3372 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3373 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3374 these copies will always be identical and will only appear inside a
3375 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3376 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3377 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3378 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3379 always used:
3381 @table @code
3382 @findex INSN_UID
3383 @item INSN_UID (@var{i})
3384 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3386 @findex PREV_INSN
3387 @item PREV_INSN (@var{i})
3388 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3389 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3391 @findex NEXT_INSN
3392 @item NEXT_INSN (@var{i})
3393 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3394 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3395 @end table
3397 @findex get_insns
3398 @findex get_last_insn
3399 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3400 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3401 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3402 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3403 the first insn,
3405 @smallexample
3406 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3407 @end smallexample
3409 @noindent
3410 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3412 @smallexample
3413 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3414 @end smallexample
3416 @noindent
3417 is always true.
3419 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3420 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3421 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3422 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3423 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3424 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3426 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3427 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3428 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3429 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3430 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3431 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3432 to find the containing @code{sequence} expression.
3434 Every insn has one of the following expression codes:
3436 @table @code
3437 @findex insn
3438 @item insn
3439 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3440 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3441 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3442 should jump or do function calls.
3444 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3445 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3447 @findex jump_insn
3448 @item jump_insn
3449 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3450 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3451 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3452 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3453 @code{jump_insn}.
3455 @findex JUMP_LABEL
3456 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3457 accessed in the same way and in addition contain a field
3458 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3460 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3461 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3462 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3463 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3464 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3465 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3466 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3467 insn.
3469 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3470 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3472 @findex call_insn
3473 @item call_insn
3474 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3475 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3476 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3477 unpredictably.
3479 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3480 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3481 accessed in the same way and in addition contain a field
3482 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3483 @code{expr_list} expressions) containing @code{use}, @code{clobber} and
3484 sometimes @code{set} expressions that denote hard registers and
3485 @code{mem}s used or clobbered by the called function.
3487 A @code{mem} generally points to a stack slot in which arguments passed
3488 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3489 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3490 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3491 the stack slot will be mentioned in @code{clobber} and @code{use}
3492 entries; if it's callee-copied, only a @code{use} will appear, and the
3493 @code{mem} may point to addresses that are not stack slots.
3495 Registers occurring inside a @code{clobber} in this list augment
3496 registers specified in @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3497 Basics}).
3499 If the list contains a @code{set} involving two registers, it indicates
3500 that the function returns one of its arguments.  Such a @code{set} may
3501 look like a no-op if the same register holds the argument and the return
3502 value.
3504 @findex code_label
3505 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3506 @item code_label
3507 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3508 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3509 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3510 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3511 labels in the compilation (not just in the current function).
3512 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3513 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3514 the label number.
3516 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3517 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3518 the label, as a number.
3520 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3521 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3523 @findex LABEL_NUSES
3524 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3525 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3526 referenced in the current function.
3528 @findex LABEL_KIND
3529 @findex SET_LABEL_KIND
3530 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3531 @cindex alternate entry points
3532 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3533 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3534 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3535 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3536 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3537 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3538 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3539 same name).
3541 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3542 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3543 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3544 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3545 The only place that cares about the distinction between static, global,
3546 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3547 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3548 @file{final.c}.
3550 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3552 @findex jump_table_data
3553 @item jump_table_data
3554 A @code{jump_table_data} insn is a placeholder for the jump-table data
3555 of a @code{casesi} or @code{tablejump} insn.  They are placed after
3556 a @code{tablejump_p} insn.  A @code{jump_table_data} insn is not part o
3557 a basic blockm but it is associated with the basic block that ends with
3558 the @code{tablejump_p} insn.  The @code{PATTERN} of a @code{jump_table_data}
3559 is always either an @code{addr_vec} or an @code{addr_diff_vec}, and a
3560 @code{jump_table_data} insn is always preceded by a @code{code_label}.
3561 The @code{tablejump_p} insn refers to that @code{code_label} via its
3562 @code{JUMP_LABEL}.
3564 @findex barrier
3565 @item barrier
3566 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3567 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3568 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3569 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3570 They contain no information beyond the three standard fields.
3572 @findex note
3573 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3574 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3575 @item note
3576 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3577 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3578 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3579 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3581 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3582 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3583 that the line came from.  These notes control generation of line
3584 number data in the assembler output.
3586 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3587 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3588 must contain a null pointer):
3590 @table @code
3591 @findex NOTE_INSN_DELETED
3592 @item NOTE_INSN_DELETED
3593 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3594 delete insns by altering them into notes of this kind.
3596 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3597 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3598 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3599 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3600 code jumps to it.
3602 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3603 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3604 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3605 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3606 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3607 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3608 of debugging information.
3610 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3611 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3612 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3613 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3614 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3615 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_EH_HANDLER}
3616 identifies which region is associated with these notes.
3618 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3619 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3620 Appears at the start of the function body, after the function
3621 prologue.
3623 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3624 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3625 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3626 This note is used to generate variable location debugging information.
3627 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3628 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3629 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3630 point in the program up to the next such note for the same user
3631 variable.
3633 @end table
3635 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3637 @findex debug_insn
3638 @findex INSN_VAR_LOCATION
3639 @item debug_insn
3640 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3641 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3642 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3643 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3644 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3645 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3646 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3647 it stands for the value bound to the corresponding
3648 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3650 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3651 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3652 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3653 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3654 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3655 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3656 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3657 be used to compute the value of each user variable at as many points
3658 (ranges, actually) in the program as possible.
3660 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3661 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3662 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3663 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3664 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3665 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3666 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3667 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3668 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3669 point in which the register is modified.
3671 @end table
3673 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3674 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3675 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3676 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3677 phases use the mode for various purposes.
3679 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3680 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3681 been processed.
3683 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3684 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3685 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3686 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3687 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3689 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3690 and @code{call_insn} insns:
3692 @table @code
3693 @findex PATTERN
3694 @item PATTERN (@var{i})
3695 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3696 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3697 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3698 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3699 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3700 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3701 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3702 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3703 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3704 @code{parallel} expression.
3706 @findex INSN_CODE
3707 @item INSN_CODE (@var{i})
3708 An integer that says which pattern in the machine description matches
3709 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3711 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3712 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3713 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3715 @findex asm_noperands
3716 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3717 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3718 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3719 such insns.
3721 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3722 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3723 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3725 @findex LOG_LINKS
3726 @item LOG_LINKS (@var{i})
3727 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3728 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3729 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3730 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3731 Def-use and use-def chains are now preferred.
3733 @findex REG_NOTES
3734 @item REG_NOTES (@var{i})
3735 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3736 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3737 information pertaining to the registers used in this insn.
3738 @end table
3740 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3741 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3742 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3743 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3744 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3745 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3746 expressions).  Their order is not significant.
3748 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3749 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3750 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3751 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3752 that are used for the first time in this insn.
3754 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3755 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3756 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3757 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3758 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3759 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3760 the kind of note.
3762 @findex REG_NOTE_KIND
3763 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3764 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3765 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3766 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3767 @var{newkind}.
3769 Register notes are of three classes: They may say something about an
3770 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3771 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3772 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3774 These register notes annotate inputs to an insn:
3776 @table @code
3777 @findex REG_DEAD
3778 @item REG_DEAD
3779 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3780 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3781 of the program.
3783 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3784 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3785 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3787 @findex REG_UNUSED
3788 @item REG_UNUSED
3789 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3790 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3791 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3792 These two notes are independent; both may be present for the same
3793 register.
3795 @findex REG_INC
3796 @item REG_INC
3797 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3798 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3799 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3800 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3802 @findex REG_NONNEG
3803 @item REG_NONNEG
3804 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3805 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3806 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3808 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3809 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3811 @findex REG_LABEL_OPERAND
3812 @item REG_LABEL_OPERAND
3813 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3814 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3815 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3816 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3817 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3818 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3819 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3821 @findex REG_LABEL_TARGET
3822 @item REG_LABEL_TARGET
3823 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3824 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3825 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3826 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3827 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3828 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3829 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3831 @findex REG_CROSSING_JUMP
3832 @item REG_CROSSING_JUMP
3833 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3834 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3835 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3836 of this note indicates to other optimizations that this branching
3837 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3838 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3839 into hot and cold sections is turned on.
3841 @findex REG_SETJMP
3842 @item REG_SETJMP
3843 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
3844 related function.
3845 @end table
3847 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3849 @table @code
3850 @findex REG_EQUIV
3851 @findex REG_EQUAL
3852 @item REG_EQUIV
3853 @itemx REG_EQUAL
3854 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3855 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3856 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3857 value which the insn explicitly copies into the register may look
3858 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3859 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3860 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3861 of the @code{subreg} expression.
3863 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3864 the entire function, and could validly be replaced in all its
3865 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3866 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3867 example, when a constant is loaded into a register that is never
3868 assigned any other value, this kind of note is used.
3870 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3871 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3872 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3873 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3874 by the stack slot throughout the function.
3876 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3877 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3878 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3879 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3880 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3881 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3882 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3883 well.  This is used on machines for which the calling convention
3884 allocates stack space for register parameters.  See
3885 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3887 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3888 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3889 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3890 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3891 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3892 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3893 final value.
3895 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3896 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3897 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3898 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3899 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3900 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3901 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3902 insufficient registers are available.
3904 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3905 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3906 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3907 throughout their entire life, which is not detected until later in
3908 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3909 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3910 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3911 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3912 destination register.
3914 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3915 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3916 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3917 @end table
3919 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3920 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3921 the inverse note pointing back to the first insn.
3923 @table @code
3924 @findex REG_CC_SETTER
3925 @findex REG_CC_USER
3926 @item REG_CC_SETTER
3927 @itemx REG_CC_USER
3928 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3929 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3930 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3931 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3932 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3933 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3934 @code{cc0}.
3935 @end table
3937 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3938 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3939 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3940 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3941 descriptive text.
3943 @table @code
3944 @findex REG_DEP_TRUE
3945 @item REG_DEP_TRUE
3946 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3948 @findex REG_DEP_OUTPUT
3949 @item REG_DEP_OUTPUT
3950 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3952 @findex REG_DEP_ANTI
3953 @item REG_DEP_ANTI
3954 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3956 @end table
3958 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3959 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3960 @code{expr_list}.
3962 @table @code
3963 @findex REG_BR_PROB
3964 @item REG_BR_PROB
3965 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3966 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3967 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3968 probability that the branch will be taken.
3970 @findex REG_BR_PRED
3971 @item REG_BR_PRED
3972 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3973 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3974 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3976 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3977 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3978 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3979 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3980 the pattern is either complex or misleading.
3981 @end table
3983 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3984 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3986 @findex insn_list
3987 @findex expr_list
3988 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3989 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3990 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3991 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3992 ordinary way as an expression.
3994 @node Calls
3995 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3996 @cindex calling functions in RTL
3997 @cindex RTL function-call insns
3998 @cindex function-call insns
4000 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
4001 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
4002 RTL expression code, @code{call}.
4004 @cindex @code{call} usage
4005 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4007 @smallexample
4008 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4009 @end smallexample
4011 @noindent
4012 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4013 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4014 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4015 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4016 subroutine.
4018 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4019 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4020 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4022 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4023 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4024 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4025 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4027 @smallexample
4028 (set (reg:@var{m} @var{r})
4029      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4030 @end smallexample
4032 @noindent
4033 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4034 appropriate register receives a useful value in this insn.
4036 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4037 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4038 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4039 same RTL form as a call that returns nothing.
4041 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4042 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4043 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4044 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4045 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4046 if the call instruction requires some register other than the stack
4047 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4048 subexpression should mention that register.
4050 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4051 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4052 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4053 calls, to modify all of memory.
4055 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4056 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4057 function.  Similarly, if registers other than those in
4058 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4059 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4060 indicate which registers.
4062 @node Sharing
4063 @section Structure Sharing Assumptions
4064 @cindex sharing of RTL components
4065 @cindex RTL structure sharing assumptions
4067 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4068 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4069 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4070 object of a certain kind appears in more than one place in the
4071 containing structure.
4073 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4074 objects that describe global variables and external functions,
4075 and a few standard objects such as small integer constants,
4076 no RTL objects are common to two functions.
4078 @itemize @bullet
4079 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4080 @item
4081 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4082 and therefore only a single machine mode.
4084 @cindex symbolic label
4085 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4086 @item
4087 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4088 referring to it.
4090 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4091 @item
4092 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4094 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4095 @item
4096 There is only one @code{pc} expression.
4098 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4099 @item
4100 There is only one @code{cc0} expression.
4102 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4103 @item
4104 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4105 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4107 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4108 @item
4109 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4110 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4112 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4113 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4114 @item
4115 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4116 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4117 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4118 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4120 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4121 @item
4122 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4123 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4124 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4125 variables are occasionally made.
4127 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4128 @item
4129 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4130 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4131 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4132 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4133 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4134 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4135 vector at all.
4137 @item
4138 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4139 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4140 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4141 side-effects on other insns.
4143 @findex unshare_all_rtl
4144 @item
4145 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4146 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4147 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4148 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4150 @findex copy_rtx_if_shared
4151 @item
4152 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4153 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4154 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4155 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4156 @code{unshare_all_rtl}.
4157 @end itemize
4159 @node Reading RTL
4160 @section Reading RTL
4162 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4163 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4164 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4165 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4166 from the machine description.
4168 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4169 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4170 idea is not feasible.
4172 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4173 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4174 does not contain all the information about the program.
4176 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4177 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4178 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4179 is incomplete.